搞鬼科學家 包辦「雙料」諾貝爾獎

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他用膠帶做實驗，打敗顯微鏡！


搞鬼科學家  包辦「雙料」諾貝爾獎






既非於一流大學任教，也缺乏一流實驗儀器的協助，俄裔學者用尋常的工具和方法，敲開諾貝爾獎的大門。


文●陳泳翰






不要小看任何瘋狂的點子，越多人認為不可能的事，或許越值得做。


今年度的諾貝爾物理學獎，頒給了兩位異想天開的科學家：俄裔學者蓋姆（Andre Geim），以及諾伏西羅夫（Konstantin Novoselov），他們用俯拾即得的透明膠帶，從石墨中剝離出有「二十一世紀神奇材料」之稱的石墨烯(詳見小辭典)。


在此之前，石墨烯被認為是假設性的結構，不可能單獨、穩定的存在。






不鑽研特定主題


每週五晚上嘗試新鮮實驗






有些科學家用盡畢生精力，只鑽研一個特定主題，但蓋姆要求所屬的研究團隊，將十分之一的工作時間，投入到「星期五晚上的新鮮實驗」（Friday Night Experiments）：儘管想一些瘋狂的、不太可能成功的點子，然後嘗試看看。雖然九九%會以失敗告終，但只要有一個成功了，就會令世人大大驚豔。石墨烯的發現，就是由此而來。


最初，蓋姆曾要求一名華裔學生，將一塊石墨盡可能打磨到最薄，但學生未能達到要求，還與他吵了起來，回嘴道：「如果你那麼聰明，你就自己試看看！」蓋姆果真下海嘗試，他和從前指導過的博士生，而今在同校任教的諾伏西羅夫合作，將打薄石墨列入「星期五晚上新鮮實驗」的主題。


蓋姆任教的英國曼徹斯特大學，不像哈佛、劍橋等世界知名學府，擁有豐沛的研究資源。但蓋姆自稱其精神為「樂高原理」：高深儀器絕非必要，只要善用手邊有的設備，和各種知識做任何搭配，就能組合出五花八門的新造型。因此，「星期五晚上新鮮實驗」有一項規定，諾伏西羅夫接受諾貝爾獎網站編輯採訪時答道：「不准使用任何複雜的儀器，兩手空空，一切全得靠自己。」






不使用複雜儀器！


拿透明膠帶分離出石墨烯






為了將石墨烯從石墨上剝離下來，兩人採用了最尋常的方法，使用透明膠帶！石墨就像雲母片，是一層一層疊合起的結構，實驗室裡觀察石墨時，最簡單的方法就是用透明膠帶往石墨上一黏，就能撕下一層石墨薄膜。但如果在撕下石墨薄膜上，再用透明膠帶撕一次呢？一分為二應該會變得薄吧！如果將這個動作一再反覆，又會產生什麼結果呢？兩人從這個簡單的想法出發，最後真的將學理上認為不可能單獨、穩定性存在的石墨烯分離了出來。


在兩人實驗的同時，還有另外一組來自名校哥倫比亞大學的團隊，也想嘗試剝離出石墨烯。但他們使用的是更「高科技」的方法：利用原子力顯微鏡的針尖掃過石墨頂端，企圖依靠針尖的力量帶下來幾片石墨烯。


最終結果揭曉：透明膠帶打敗了原子力顯微鏡。


「星期五晚上的新鮮實驗」不只讓蓋姆贏得諾貝爾物理學獎，還曾讓這位充滿好奇心的「愛搞笑」科學家，於十年前拿下「搞笑諾貝爾獎」（Ig Nobel Prize）。


「搞笑諾貝爾獎」顧名思義，是對諾貝爾獎的趣味模仿，這份將項每年由《科學幽默雜誌》於十月頒發，旨在表揚「乍看令人發笑，繼而值得深思」的研究，如今已經舉辦到第二十屆，不少評審都是貨真價實的諾貝爾獎得主。蓋姆讓這兩原應對立的獎項，出現首次交集，成為第一位雙料得主。蓋姆本人對拿下雙料獎座不僅不以為意，甚至相當開心：「我想我是奪得這兩個獎的第一人，我為這些獎項感到自豪。」這證明就算在實驗室在「搞鬼」，也可以拿下諾貝爾獎。






最生活化的應用！


拿寵物實驗，還聯名發表






讓蓋姆拿下「搞笑諾貝爾獎」的實驗，是物理學界膾炙人口的「磁浮青蛙」：蓋姆將一隻青蛙丟進強大磁場中，讓牠克服重力作用，在半空中飄浮旋轉，闡明磁懸浮的公式及原理。根據此原理，就算是相撲選手，浮在半空中也不是不可能。蓋姆生活化的示範，讓這個實驗後來進到學校課本成為教材。有趣的是，實驗結束後，蓋姆還故意將青蛙野放回田裡，善盡牠的捕蚊天職，以防動物保育人士找麻煩。


蓋姆和動物搭檔演出還不只這一次。二ＯＯ一年，他再出奇招，讓鍾家的寵物倉鼠堤夏，也浮到半空中，蓋姆稱堤夏「以最直接的參與方式對實驗做出貢獻。」該篇論文便與堤夏「聯名」發表，甚至還煞有其事的為牠申請博士學位。


另一個「星期五晚上新鮮實驗」的經典案例，誕生於二ＯＯ三年。當時，蓋姆從壁虎爪子的掌紋結構中得到靈感，開發出黏附力超強的「壁虎貼布」。蓋姆成功的用一塊僅如綠豆般大小的貼布，在天花板上吊起十五公分高、四十公克重的蜘蛛人玩偶，讓人類飛簷走壁的夢想也許有機會實現。






英國《衛報》評論道，蓋姆和夥伴剛開始進行研究時，並不知道他們的研究會產生什麼成果，但事實證明其結果潛力無窮，再次印證了好奇心是優秀科學研究的主要推動力。






小辭典


石墨烯（Graphene）


石墨烯是碳原子以蜂巢狀排列組合而成，2004年首次由蓋姆與諾伏西羅夫從石墨上成功剝離下來。


石墨烯是世界最薄、卻也是最堅強的奈米材料，幾乎透明，導電、傳熱效果僅，可製造觸控式螢幕、光板、太陽能電池等產品。又兼具強韌、輕巧、可延展的特性，被認為可製造衛星、飛機、汽車。






摘自商業周刊第1196期