Tag Archives: 石墨烯

跟别人说我不太喜欢TBBT （the big bang theory，国内翻译成生活大爆炸），很多人都不信，惊讶的问，你不是学物理的吗？好吧，我的确喜欢它欢乐的主题歌和那个印度人Raj，但正因为我学物理，才阻碍了我更喜欢这出戏。 向我那些Geek朋友传达了不喜欢TBBT的信息以后，有人要暗暗的鄙视我。我决定先行一步，在这儿鄙视一下Sheldon。 第三季14集，Sheldon一开始搞不明白“为什么Graphene（石墨烯）里电子没有质量”。然后废了半天劲，终于在结尾“恍然大悟”：不能把电子当成粒子看待，它们在石墨烯里是以波状运动的！ 大家都知道，碳元素有两个主要的晶体构型，一种是钻石结构，一种是石墨结构。石墨是层状的，石墨烯，也就是石墨里面的单独一层。可以想见，这个只有一层碳原子的材料是多么的脆弱，所以才在04年第一次由曼彻斯特大学A. Geim领导的研究小组成功分离，并且做成了器件，测量了一些基本的物理性质，文章发表在Science。自从石墨烯被成功分离，吸引了无数物理学家，电子工程师，化学家，生物学家的关注，是目前固体材料界最火的研究方向之一。 石墨烯新奇的地方之一在于它的能带结构（左图中黄色的那一坨）在接近狄拉克点（黄色的那坨中红线的顶点）附近是线性的，所以二阶微分是零，导致电子的有效质量为零。我仔细听了一下原声，Sheldon说的的确是“质量”而不是“有效质量”，这两个概念有关联，但含义完全不同，Sheldon不应该搞错。 这个零有效质量是怎么来的呢？这是由石墨烯的晶体结构决定的，看上图那个六角形的网格，就是石墨烯的晶体结构，每个网格节点处都安放一个碳原子，用能带理论算一下就得到了这个结果。 能带论是量子力学建立之后，用来解决固体内部电子运动的理论，所以在任何晶体里，电子都是以波的形式处理的，可偏偏石墨烯里的电子有效质量为零。Sheldon最后恍然大悟出来的道理根本无关宏旨，不是这个问题的合理答案。这个莫名其妙的顿悟，显然是因为编剧并不了解固体物理造成的，不过能把这么前沿的科研热点编进肥皂剧，也算是难得。 TBBT之所以受Geek追捧，很大程度上是里面的人物的确展现了Geek的很多特征，比如爱好漫画，不通世故，爱较真。但是，如果恰好你也拥有这些特征，先别沾沾自喜，那并不代表你就是个Geek。Geek最重要的特征是专注，世间处处皆学问，有能力沿着一个切入点顺利思考下去，才是Geek。就像，花边新闻知道得再多，也不一定是真球迷。 看着Geek挺酷，你也想当？我觉得，看科普文章没用，看TBBT更没用，最好的方法就是去搞科研，做一个全职Geek。 最后表个态，说归说，还是希望Sheldon能赢下Emmy奖！