們將不會感到後悔。
雖然曼徹斯特大學的名聲不及哈佛、劍橋大學,也沒有最頂尖的設備,吸引不了最優秀的研究人員,但海姆一點兒都不煩惱。他堅信自己不必擁有最好的條件,即便在名氣不大的實驗室裏,也能做出優秀的研究。海姆也不厭其煩地向全世界的年輕科學工作者們傳達這個想法。
還有另一個想法讓海姆很心動:與其在有著大量優秀科研人員的領域絞盡腦汁,他更愛去仍未探索的領域冒險。向一個全新的方向出發,哪怕是隨意地走,也可能會有收獲。說不定表麵之下,就隱藏著未曾料到的財富。這就是為什麼他提倡所謂的“星期五晚的實驗”:如果在勤奮的一周工作結束之時,突然產生一個直覺或者幻想,就值得追隨這一想法,哪怕會略微偏離研究的主線。因為海姆最大的擔心在於,由於多年不斷研究同一主題而產生厭倦。他不斷地自問:“我還能做什麼別的研究?”當然,有時必須經過幾個月的思考和多次修改,才能確保周五晚上的想法不至於陷入僵局——在99%的情況下都是如此。海姆有很多或多或少離奇古怪的想法,幾乎都慘遭失敗,但他還是在一個周五的晚上,冒險將水倒進了實驗室裏的超級磁鐵軸!確切來說,是周五半夜到周六的清晨,因為全速運轉電磁鐵的費用太高,隻能利用電價較低的
夜晚操作。
在曼徹斯特,海姆終於可以放下他的行李,真正定居下來。他申請貸款、聘請合作者、布置增壓無塵的“潔淨室”、配備用於製造和研究微結構的精密儀器,並重新拾起他過去鍾愛的超薄薄膜研究。而現在,海姆周五晚上的某些想法在他腦中縈繞、交織,引領他走得更遠。
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海姆的專業領域在千禧年伊始是大有前途的,尤其是在半導體納米結構領域,設計納米電路成為可能;還有磁性夾層中的納米結構,它標誌著一種神秘的新技術:自旋電子學的起步。自旋電子學使艾爾伯·費爾(Albert Fert)和彼得·格林貝格爾(Peter Grünberg)榮獲2007年的諾貝爾物理學獎。眾多科研人員被調動起來,投入這一領域的研究,因而海姆打算在研究較少,並且人們尚不太了解的半金屬領域下手。半金屬介於絕緣體和導體之間,比如銻和鉍,它們就像是出自古老的煉金術士的魔法書。為什麼不使用碳呢?碳的導電性有些特殊,因為碳在呈金剛石結構時是絕緣體,在鉛筆芯中的石墨則是導體。然而石墨具有非常特殊的結構:它是碳原子堆疊產生的多層結構,而碳原子的排列方式呈六邊形網絡組織。
海姆隱約地看到,石墨的超薄層研究領域很有創新空間和發展潛力,而且目前仍然無人問津。並且要獲取
這樣的薄層,並不是輕而易舉的事情。他將這個任務委托給一名新來的外國博士生,然而由於石墨的品種不對、海姆的指導不夠清楚明白,再加上博士生欠佳的英文水平,造成交流困難。最後的結果是在幾個月之後,美麗巨大的石墨塊狀樣品隻剩下一塊小小的黑色圓片,厚度為10微米。而對於納米技術來說,這是巨型尺寸,因此完全無法使用。
海姆對博士生不太滿意,認為他打磨了一座山,就為了得到一粒沙。幸運的是,這句話落進在海姆身邊工作的烏克蘭物理學家奧列格·什克利亞列夫斯基(Oleg Shklyarevski)耳中。他一邊對海姆說:“你想要石墨薄層?這就是了!”一邊從垃圾桶裏拿出一段粘有黑色微粒的透明膠帶。什克利亞列夫斯基是隧道效應顯微鏡方麵的專家,這是表麵物理學中一項重要的技術。他習慣用膠帶去除多少受到汙染的表層,清理待研究的表麵。他經常在石墨上這樣操作,因為石墨是這項技術的標準參照物。海姆幾年以來也是如此操作的,但是他從來沒有好奇心去觀察膠帶上的東西。事實證明,在光學顯微鏡下,這些毫不費力就得到的薄層,比那位可憐的博士生辛苦琢磨出來的要薄得多。
這是海姆邁向諾貝爾獎的第一步。很多時候,研究者的直覺會告訴他,他即將取得重大突
破。他同幾年前招來的莫斯科大學的年輕畢業生康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)一起,加快了研究的腳步。他們放下手中的其他研究,借助鑷子和牙簽,從膠帶上分離微小的石墨粒,並做了粗略的電測量。他們歡欣而又驚愕地發現,這是非同一般的導體。自此,接而替之的是專業技術和耐心,同時仍然需要很多努力,才能改進“膠帶法”,這一方法被更專業地稱為“剝落”。有一天,奇跡發生了:他們將數個石墨層形成的樣品,處理成隻有一個原子的厚度。