一卷胶带如何“撕”出诺贝尔奖?上海教授走进中学成科普明星
上海交通大学李听昕教授走进中学,科普二维材料魅力。他用胶带剥离出石墨烯的故事,引出“原子乐高”堆叠技术,展示基础物理如何通过组合二维材料创造新物态,为未来量子技术铺路。
一层原子厚的材料,能有多神奇?近期,“追星就追科学家”校园公益科普活动走进武汉经济技术开发区第一中学,邀请上海交通大学物理与天文学院李听昕教授,为同学们带来《二维材料:凝聚态物理研究的新乐园》科普讲座,近距离展示二维材料与量子世界的奥秘。
2004年,科学家用一卷普通胶带从石墨中剥离出仅单层碳原子厚的石墨烯——这个看似简单的小实验,拉开了二维材料研究的序幕。李听昕教授在现场指出:许多改写科学史的重大发现,往往源于最朴素的材料和最巧妙的研究思路。
二维材料的世界远比想象中丰富,并非只有石墨烯一枝独秀。半导体、超导体、磁性材料、拓扑材料等传统三维世界中的角色,都可能以二维层状材料的形态存在。更令人兴奋的是,研究者可以像搭积木一样,将不同二维材料层层堆叠,构建出人工设计的量子结构。
“原子乐高”:基础物理如何变成创意无限的游戏
李听昕将这种堆叠方式形象称为“原子乐高”。选材、堆叠顺序、旋转角度——每一步都如同搭积木,却远不止于此。通过微观层面的组合,研究人员可得到自然界原本不存在的新物态。前些年火遍学术圈的“魔角石墨烯”与莫尔超晶格研究,正是这一方向最具代表性的成果。
结合团队在转角二维材料领域的最新进展,李听昕进一步解释:当两层二维半导体材料以特定角度堆叠,电子行为会发生深刻改变,甚至催生出分数量子反常霍尔效应等此前仅存于理论推演的量子现象。对现场同学而言,这传递了一个重要信号——基础物理研究不仅关乎公式与实验室操作,更在为新量子技术和新型电子器件铺路,与真实世界并不遥远。
活动现场还迎来一位特殊嘉宾——朱光亚先生之子朱明远先生。作为原国防科工委系统工程研究所研究员,他与同学们分享了科学探索与工程实践中的思考。
有学生问到,开发系统、证明数学定理或做前沿物理实验时,遇到困难如何坚持?朱明远分享了一段实在的经验:做软件工作几乎每天与问题和错误打交道,关键是把困难视为探索过程的一部分。他建议同学们从接手课题或任务第一天起,坚持记录每天遇到的问题、犯过的错和找到的解法。真正有价值的经验,从来不是凭空想出来的,而是沉淀在一次次解决问题的过程中。
“追星就追科学家”科普活动由未来论坛、科大讯飞和奇点未来基金会联合发起,持续邀请学术界杰出代表走进全国校园。活动目的很简单——用生动鲜活的科学故事点燃青少年好奇心,让大家看到:真正值得去追的“星”,不仅在舞台和屏幕上发光,更在实验室里、在论文背后、在每一次探索未知的旅程中闪耀。
