安德烈·海姆：膠帶撕出來的石墨烯之父

王江山

?安德烈·海姆

天才少年遇挫折

1958年10月21日，安德烈·海姆出生于俄羅斯索契。他的父母都是德裔工程師，連祖父母從事的工作也都和科學有關。也許正是受到家族的影響，安德烈從小就展現出在科學方面的天賦，還獲得過當地化學奧林匹克競賽的冠軍。

安德烈16歲就高中畢業，還獲得了一枚獎勵給優秀畢業生的金牌。一路順風順水的他野心勃勃，決心報考俄羅斯（當時為蘇聯）的頂尖大學—莫斯科工程物理研究所（MIFI，現為國立核工業大學）。出人意料的是，面試中的問題都非常難，安德烈失敗了。但他并沒有氣餒，對父母說自己想再試一年。

?莫斯科物理技術學院

就這樣，這個天才少年迎來了自己的間隔年，而這一年也讓他受益匪淺：他去父母的工廠工作，負責測量設備校準，親眼見識了機器運轉的模式;去上物理補習班時，他遇到了一位來自納爾奇克市某所大學的物理學教授，這位老師教給了他重要的處理物理問題的思維方法，即使多年以后，他仍能運用此方法解決難題。

經過一年的準備，安德烈對自己更有信心，再次報考了MIFI。誰知面試那天，安德烈發現自己和一些外國孩子被分配到同一個教室，雖然他們被問的問題都非常困難，但安德烈仍給出了很好的答案。可即使如此，歷史卻再一次重演，安德烈又落榜了。作為一個生活在俄羅斯的德裔，安德烈早就在成長過程中體會到被視為“異類”的滋味。

幸而優秀的人總能找到好去處，安德烈后來被莫斯科物理技術學院（MIPT）錄取了，這所學院和MIFI一樣知名。安德烈原本更喜歡粒子物理或天體物理，誰知陰差陽錯進入了固態物理專業，冥冥中為他的“諾獎”之路鋪了第一塊磚石。

精英學校登巔峰

莫斯科物理技術學院是一所要求嚴格的精英學校，安德烈回憶道：“我們被迫在所學的每一件事上思考并尋找邏輯，而不僅僅是記憶事實和公式……這些問題具有挑戰性，需要不同學科領域的結合，這讓我們真正去理解科學，而不僅僅是記憶科學?！?/p>

來自小城的安德烈有些不適應：他曾是天才，然而這所學校中幾乎所有學生都是如此，甚至比他更優秀，他們中的很多人都是物理或數學的國際奧林匹克競賽冠軍。一開始安德烈總是落后，但一年以后，他又在學業上大放異彩了。

人物小傳安德烈·康斯坦丁·海姆（1958年10月21日—），英國曼徹斯特大學物理與天文學院物理學家。1987年，博士畢業于俄羅斯科學院，曾在許多國際知名高校任職。2010年，因在石墨烯材料方面的貢獻與同事康斯坦丁·諾沃肖洛夫分享了諾貝爾物理學獎。

1987年，他在俄羅斯科學院（RAS）固體物理研究所（ISSP）獲得科學候選人學位（相當于博士學位），正式開始了研究工作。他所在的實驗室位于莫斯科郊區，那里寧靜祥和，四周森林環繞。盡管生活條件有些艱苦，但他很享受那段寧靜的時光。

雖然生活愜意，可作為一個實驗物理學家，安德烈的研究面臨著一個最大的問題——沒有好的實驗設備。當時有很多俄羅斯科學家都離開了祖國，安德烈認為，這和實驗設備的落后有一定的關系。于是，他又去了巴斯大學和哥本哈根大學擔任博士后研究員。

?2004年，安德烈從石墨中剝離單層石墨烯的工具—石墨、石墨烯晶體管和膠帶分配器。2010年，安德烈和康斯坦丁將其捐贈給斯德哥爾摩諾貝爾博物館

?2010年諾貝爾獎新聞發布會上的安德烈（右）和康斯坦丁（左）

1994年，安德烈成為內梅亨大學的副教授，從事介觀超導研究。后來，他獲得了荷蘭國籍，但因受不了荷蘭學術體系內的官僚主義，他又一次選擇了離開。

2001年，他成為曼徹斯特大學物理學教授，2002年被任命為曼徹斯特大學介觀學和納米技術中心主任。這個不斷遷徙的“異鄉人”找到了新的定居點。

探索石墨烯

安德烈是一個興趣廣泛、習慣于憑愛好做研究的科學家，他曾說：“許多人一輩子只選擇一門學科攻讀到老，而我已經換了五次科目?！?004年，他將目光投向了新領域——石墨烯。

石墨的晶體結構是層狀的，相鄰的兩層靠微弱的范德華力（分子間作用力）貼合在一起，層與層之間充斥著大量的電子，因此，石墨是良好的導電體。只有一個碳原子厚度的單層石墨就是石墨烯，這是一種二維晶體，它的電子運動速度極快，因此會具有非常特殊的物理性質，可以促進人們對基礎物理的研究?？稍趺床拍艿玫絾螌邮?，制備出石墨烯呢？雖然這是一個熱門領域，但研究者們都認為制備石墨烯是極為困難的。

但安德烈還是決心一試，他想到了一個最直接的辦法—磨。安德烈讓手下的研究生進行磨制工作，可幾個月后，還是毫無進展，研究生也表示要放棄。這時，安德烈卻注意到，那個研究生為了讓石墨更干凈，會用膠帶去粘石墨的表面。他靈機一動，將粘著石墨的膠帶放到顯微鏡下，果然，他發現石墨的厚度大大減少了！于是，安德烈先用一種特殊膠帶粘一小塊石墨，然后再撕開膠帶，接著再用新膠帶去粘舊膠帶，如此反復，很快就得到了更薄的石墨片—只有10層左右。

安德烈不敢怠慢，他用這些石墨片制成了具有柵控特性的電子器件。2004年10月，他的研究小組在《科學》雜志上發表了這一研究成果。之后他又得到了更薄的石墨片，石墨烯終于被制備出來。石墨烯中碳原子的復雜排列意味著它是世界上第一種二維材料—比紙薄，只是一張紙的1/1000000，比鋼強200倍。它是我們現在所知的最導電的材料之一，重量極輕，肉眼看不見。安德烈和同事康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，兩人也因此獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。

保持幽默，保持好奇

生活中的安德烈是個幽默的人，總是保持著旺盛的好奇心和奇妙的想象力。他曾將一只青蛙放到磁場中，調整出合適的磁場強度，讓外界的力與青蛙受的重力達到平衡，好讓青蛙懸浮在空中，也因此獲得了“搞笑諾貝爾獎”。

除此之外，他還發明了一種特殊的“壁虎膠帶”，帶上配有這種膠帶的特制手套，人就可以攀爬高樓。為了展示這種膠帶的特性，他用它將一個蜘蛛俠的模型粘在了天花板上，令人捧腹。當安德烈獲得諾貝爾獎的消息傳來，人們紛紛向他祝賀時，他卻開玩笑說自己唯一的要求就是能在自己的大樓前有一個停車位，“這能讓我每天省下20分鐘的時間?！?p>

?石墨烯是由碳原子組成的原子級蜂窩晶格

?懸浮青蛙

?被安德烈用“壁虎膠帶”粘在天花板上的蜘蛛俠模型

?安德烈在諾貝爾獎頒獎典禮上彎腰致謝

2009年，安德烈獲得了科爾伯歐洲科學獎。一年后，美國國家科學院授予他約翰·約瑟夫·卡蒂科學進步獎（John J. Carty Award for the Advancement of Science），以表彰他“對石墨烯的實驗發現和研究”。2010年，英國皇家學會授予他休斯獎章（Hughes Medal），以表彰他“革命性地發現石墨烯并闡明其卓越特性”。那個曾在升學考試中被拒絕的男孩，如今收獲了全世界的橄欖枝。

安德烈表示，預計自己到了75歲時還會繼續工作，但別指望他會隨著年齡的增長而“成熟”。他就像一個科學世界的頑童，憑借興趣去探索自然的奧秘，不懼怕失敗也不在乎別人的嘲諷，只希望獲得知識與真相。正如他自己所說：“必須有人拿起一塊石頭扔進沼澤地，看看會產生什么樣的波浪?！?/p>