跟你說喔~我們生活中用來寫字的鉛筆芯,和閃閃發亮的鑽石,看似天差地遠,但你知道嗎?它們竟然同樣是由「碳」元素組成的!
請在這個三角柱展櫃繞一圈,找找層層堆疊的石墨、金字塔狀的鑽石、像一顆足球的碳60、還有細長管狀的奈米碳管。只要排列方式改變,碳就能展現出截然不同的樣貌和特性,這叫做「同素異形體」。
你有注意到嗎?其中有一個特別薄,薄到只有一層碳原子厚。它,就是今天的主角:「石墨烯」。過去,科學家一直認為石墨烯只能存在於理論中,難以單獨穩定存在。
直到2004年,英國的兩位物理學家蓋姆和諾佛謝洛夫,靈機一動,用隨手可得的膠帶,一層一層把石墨「撕」下來,竟然成功分離出單層石墨烯!這個原創性的突破,讓他們獲得2010年的諾貝爾物理學獎。
別小看這片薄薄一層的石墨烯,它不僅堅硬無比,還擁有驚人的導電、導熱能力,成為各界爭相研究應用的大明星!
蓋姆曾說,科學家要有幽默感,具備勇於冒險、跳脫常規的精神。不曉得下一個改變世界的發現,又會來自哪個充滿想像力的科學冒險呢?
Hey, did you know? The pencil lead we use to write and those dazzling diamonds might seem worlds apart, but they're actually both made of the same thing: carbon!
Take a walk around this triangular display case and look for the stacked layers of graphite, the pyramid-shaped diamond, the soccer ball-like C60, and the long, tube-shaped carbon nanotube. When the arrangement of carbon atoms changes, carbon can show completely different shapes and properties. This is called allotropy.
Do you spot the object that's super thin, just a single layer of carbon atoms? That's today's star: graphene. For a long time, scientists thought graphene could only exist in theory and couldn't be isolated or kept stable on its own.
But in 2004, two British physicists, Andre Geim and Konstantin Novoselov, had a clever idea. Using nothing more than regular tape, they peeled off layer after layer of graphite—and to everyone's surprise, they successfully isolated single-layer graphene! This original breakthrough earned them the 2010 Nobel Prize in Physics.
Don't underestimate this ultra-thin sheet. Graphene is incredibly strong and has amazing electrical and thermal conductivity, making it a superstar material that researchers everywhere are racing to apply to new technologies.
As Geim once said, scientists need a sense of humor, a spirit of adventure, and the courage to break the mold. Who knows? Maybe the next world-changing discovery will come from another bold and imaginative scientific adventure!
ご存知でしたか? 私たちが字を書くために使う鉛筆の芯と、きらきらと輝くダイヤモンド、実は同じ「炭素」原子でできているんです!
この三角柱の展示コーナーを、ぐるっと一周してください。何層にも積み重なった「グラファイト」や、ピラミッド状の「ダイヤモンド」、サッカーボールのような「C60」、そして長い管状になった「カーボンナノチューブ」が展示されています。これらはすべて炭素原子からなるものですが、原子の配列が異なるだけで、まったく違った姿と性質を備えたものになります。これを「同素体」と呼びます。
その中で、原子1つ分の厚さしかない、とっても薄いシートがありましたよね? それこそが今回の主役:「グラフェン」です。かつて、グラフェンは安定して作り出すことが難しく、理論上でしか存在しない物質でした。
ところが2004年、イギリスのアンドレ・ガイムとコンスタンチン・ノボセロフの2人の物理学者が、なんと身近にあるセロハンテープを使って、グラファイトを一層ずつ剥がしていき、ついに単層のグラフェンの分離に成功したのです。この独創的で革新的な実験により、2人は2010年のノーベル物理学賞に輝きました。
グラフェンは非常に薄いのですが、驚くほど堅く、電気や熱の伝導性も抜群です。このため、各界がこぞってグラフェンの新たな応用の開発に取り組んでいます。
ガイムはかつて、「科学者に必要なのはユーモアであり、冒険を恐れず、型にはまらない精神を持つべきだ」と話したことがあります。さて。次に世界を変えるような発見は、一体どんなひらめきや冒険から生まれるのでしょうか。