作者pipidog (如果狗狗飛上天)
看板Physics
標題Re: [新聞] Announcement of the 2010 Nobel Prize …
時間Wed Oct 13 13:31:26 2010
感覺有點太lag了,現在才跟上這篇文章,但是看到graphene得獎,心中很有
感觸,就波篇文章分享一下好了.不過嚴格來講我沒有做過graphene,只是
做過跟這個很有關係的主題.所以只能講一下這類以純碳為基礎的材料的
一些自身經驗和對材料科學的一點想法.
第一次碰到graphene的問題是在06年底當助理的時候,那個時候graphene雖
然還算新,但是在網路上已經有海量的論文了,從做model的,到做計算的,從
做純物理實驗的,到做應用的,幾乎每天都有新的文章發表. 剛開始研究一層
的,後來開始研究多層的,然後開始研究其怪形狀的,各式各樣利用特殊性質
設計來當spintronics device的. graphene是一個理論走的比實驗快很多的
領域,因為他都是碳,結構很單純,最簡單的能帶模型靠對角化一個2x2的矩陣
就有了.Dirac Fermion的方程式也早就躺在那了,更複雜的計算所需要的技巧
也不需要太多,第一原理計算也不難.但在實驗上完全不是這麼一回事,很多在
理論上設計出來的東西,在實驗上短時間之內幾乎做不到.
那個時候我們group在做的是量子傳輸,很自然的喜歡專注在準一維系統的問
題,那個時候一個一起合作的博士後大師兄給了我一篇PRB的論文,講的就是把
graphene切成細細的ribbon當作導線的問題,這是把碳從3維走到2維之後,再
往準一維走下去的問題,隨著維度慢慢變小,碳跑出的現象越來越多,越來越讓
人感覺不可思議. 這個領域我們簡稱GNR (Graphene nanoribbons).
(事實上除了準一維,純一維的碳也很特別,有興趣的人可以看Zee的5.5,5.6)
不過在當時,(至少到2008夏天離開助理的工作之前),這領域理論的paper越來
越多,但是實驗卻是一篇都沒有,換言之,這是一個假想的材料,做理論的人把這
個假想的材料的性質,甚至應用都快討論到乾了,在實驗上卻還沒真的長出一條
漂亮的ribbon來.我曾經聽過一個評論,作材料計算的人像蝗蟲,一個新的材料
出來了,這些人就一窩蜂的把以前作其他材料的方法馬上在套用到這個材料上重
算一次,然後有新的故事就馬上發表文章,快! 快! 快! 是這個領域的一大特色,
因為方法大家都有,你要作的就是搶頭香! 等一個材料被榨乾了,大家再一窩蜂
的去榨其他的材料,因此作材料計算的人其實滿需要不斷有新的材料來滋養的.
而我們的工作就是扮演那大蝗蟲底下負責run job的小蝗蟲 (just kidding !)
那個大師兄因為他知道以前我有做碳問題的經驗,就問我能不能複製那篇文
章,我翻了一下,感覺行的通,就開始做了,很快的我們就得到了跟那篇文章一樣
的結果.但這個領域對我們來說很新,雖然手邊有工具,卻不知道有什麼題目好
作的.真正像炸彈一樣把這個領域炸的開花的,是在2006年的11月,一篇在nature
上面的文章(但其實開始有能力注意到這篇文章的重要性時,已經是半年後了),
那是在UC Berkeley,SG Louie教授的group發表的文章. Louie的group在量子傳導
這塊領域上幾乎沒什麼人沒聽過他,發表的文章多,品質也好,吸引了很多這塊領
域的人前去朝聖.在那篇文章裡面,他們預言了GNR有潛力作為tunable half-metal
,只要你在GNR的兩側通上一的gate,把其中一個自旋相應的能帶給提升上來,這
個材料就變成了一個只能有單一spin通過的金屬材料. 整個觀念非常簡單,你看
完這篇文章之後幾乎不感覺有什麼事情是很意外的,都是很簡單的觀念,但是結
果卻很震撼,也很令人讚嘆他們的眼光很獨到,這麼快就想到設計這樣的結構.
後來在做助理的期間,我們大體上也是依照著他們的路線去再算一些傳導的問題.
總的來說,就是考慮一些更複雜的狀況就是了.
到08年的夏天我離開以後,其實就沒再follow那個領域後來的發展怎樣了,一直
到去年修了一門專討的課,每個學生都被要求針對一些主題作一個報告,我才重
新去看看這塊領域怎麼樣了,才很驚訝的發現,GNR居然已經作出來了,方法很多,
有人用特殊的化學方法長出來,其中甚至有人作了一根奈米碳管,再把這跟奈米
碳管用分子剪刀從側面給剪開來作成GNR.實驗上進展的速度再過去這兩年快到
了不可思議,變魔術般的地步了.我覺得材料科學的特色是理論快,而實驗發展雖
相對慢,但常常讓人讚嘆! (當然撕膠帶也是,雖然很原始!)
諾貝爾獎公布那天,我一起床,一個在NY念書的同學馬上丟msn給我,跟我說graphene
得獎了,看到真是又驚又喜,因為長期以來物理獎都是頒給很多也許3,40年前就
在排隊的人,很難想像居然有一個還有這麼多年輕的人在投入的領域會獲獎.想到
自己以前也作過這塊,好像多了一個可以說嘴的東西了.不過更多的感覺是意外,因
為我不知道這東西居然已經被認定為足以改變人類文明的程度了.
無論如何,今年的獎是頒完了,今年的獎可能是近年來最多年輕人正在參與其中的
一個領域了.也是少數竟然可以跟材料科學這麼直接相關的領域.去年頒給了光纖
之父,今年頒給了最新,最hot的材料科學.看來這些committee的成員也許人老,但
是觀念,想法是越來越年輕了.
我看到很多人八卦出了那位年輕的得主,曾經因為把一隻青蛙磁浮起來而得了搞笑
諾貝爾獎,我想就算他今天沒拿到諾貝爾獎,應該也是一個作科學作得很開心的人
吧.很多時候作科學作得開心可能比發paper更重要,雖然往往到最後都沒人真的
在乎這個了.但我總覺得這世界上沒什麼人是真的為了名利而甘願繼續念下去的.
隨遇而安的作,樂在其中,因為一點小發現而興奮不已,應該都是這樣的吧.
我覺得人生很奇妙,以前念研究所的時候看到第一原理計算的論文就很討厭,覺得
整篇文章完全沒來由,但怎麼知道畢業之後居然就跑去作了第一原理了,還作得很
開心. 後來念博班,自不量力跑去修了凝態大師David Pines的課,幾乎跟鴨子聽雷
一樣,從第一堂課開始就聽不懂他在說什麼.最後期末他要求我們交一份報告,還說
內容不用多,兩三頁就好了,他想放到wiki上,主題是Ce-115,我的媽,這是什麼?
(雖然我知道這個名詞一直出現在課堂上,但我從沒搞懂這是啥)想當然,最後這份
報告並沒有出現在wiki上.我那時候就想別再讓我碰這些東西了,有夠複雜的.
結果呢? 我後來跟的老闆,作的就是heavy fermion的強關聯問題.現在自己在作的
就是cerium compounds @@~ 老闆assign題目給我的時候我還抗拒了一下,但其實真
的往下鑽研了,覺得這塊領域也非常有趣. 很多時候挑個好的領域常常由不得
自己,但是在自己的領域中找出樂趣卻可以靠自己吧.
總之我很喜歡今年的諾貝爾獎,雖然不見得每個人都認為graphene比起其他那些
在排隊的主題來得更影響人類文明.但我覺得這是一個充滿了新鮮和創意的選擇,
原來材料科學也可以得獎,原來實驗的方法竟然是一條膠帶,原來一個得主可以只有
36歲甚至還在作postdoc,原來一個領域才6年就可以被肯定. 原來一個諾貝爾獎
得主可以同時是被搞笑界肯定.
讓人感覺物理其實也沒這麼偉大而莊嚴,其實也可以滿輕鬆又恢諧的.
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★人生中最溫暖的夏天是在紐約的冬天★
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推 xgcj:推專家 10/13 13:37
推 Victory2:推！還有Geim和他的寵物倉鼠合寫論文的事也是超幽默的... 10/13 13:48
推 akura:推材料計算的感想 10/13 13:50
推 WINDHEAD:推! 10/13 13:51
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→ pipidog:樓上的ID...看來是中毒太深了... 10/13 14:03
推 feynman511:本來 graphene 得獎我都沒啥感覺 看了這篇文章不禁跟著 10/13 15:42
→ feynman511:開心起來:D 10/13 15:42
推 JohnMash:好文筆 謙虛中帶著自信 10/13 18:08
推 JohnMash:依你之見 Louie 未一起得獎的原因是 ... 10/13 18:18
推 zealeliot:推 很不錯~ 10/13 18:18
推 chungweitw:good. 10/13 19:55
→ chungweitw:等等...不過搞笑的是老的那位哦 10/13 19:57
推 jhihshihyou:Steven Louie的想法沒有被做出來吧! 文中只提到NGR被 10/13 20:13
→ jhihshihyou:做出來. 10/13 20:14
→ jhihshihyou:不過他那篇真的是挺有名的paper,很多跟graphene相關的 10/13 20:16
→ jhihshihyou:好像都會提到. 10/13 20:17
→ jhihshihyou:是GNR...打錯了 10/13 20:20
推 hanabiz: 10/13 22:09
推 youmehim:材料計算新手推! 10/13 23:01
→ pipidog:樓上正解,GNR的half-metal目前還在理論階段,完全沒有實驗 10/13 23:20
推 jjsakurai:推 有幫Physical Review寫一篇viewpoint的淺力了 10/14 00:07