誰也想不到，由485位中國科學院院士投票選出的“2000年世界十大科學進展”，香港竟榜上有名。更令人想不到的是，香港這一席之地竟來自當今全球發展最迅速、競爭最激烈的奈米技術領域----香港科技大學物理系兩位博士合成出全球最細的奈米碳管。國際上最權威的英國《自然》雜誌已經承認這一成果，美國權威的《化學材料新聞週刊》更把它列為去年四大材料發現之一。
日前，記者走訪了這兩位“奈米英雄”和他們的導師，挖掘出一段鮮為人知的故事。
奈米不是米
一見面，香港科大物理系主任沈平教授就風趣地對記者進行科普講解：“奈米不是米，它是一種尺度單位，也就是十億分之一米，非常非常微小。”一句話令記者仿佛觸摸到了奈米材料。
他接著介紹説：“為什麼科學家們對奈米技術那麼著迷？因為當物質小到奈米級這個尺度時，就會出現完全不同的性質，好像是生物進化一樣，産生無窮的變化。掌握了奈米技術，就等於建立了一個産業革命的新平臺！”
話題一轉，他談到了他們對奈米技術的研究。他坦然地説：“我們係開展奈米材料研究，十分偶然。大約是5、6年前，大家只是感興趣，覺得這是個大方向，就開始這方面的工作，也就逐漸有了一些成果。”
科大物理系一共有26位教師，他們有的來自香港本地，有的來自祖國內地，而沈教授作為諾貝爾物理獎得主費曼的弟子，來港之前已在美國開展了二三十年的研究工作，具有“江湖”地位。
被轟下講臺
他們的最大突破就是研製出直徑為0.4奈米的單壁碳管。所謂單壁的奈米碳管，是由單原子的石墨(含碳元素)捲曲而成，“100萬根奈米碳管捆在一起，才有一根頭髮絲的粗細。”1991年，日本物理學家飯島博士發現了奈米碳管，發現它具有獨特的導電、導熱性能。隨後，研製奈米碳管迅速成為世界科學前沿領域競爭最激烈的研究課題。而如何合成出直徑最細的奈米碳管同時又能保證其狀態穩定，則是全球科學家所共同面對的挑戰。
科大物理系湯子康博士，這個靦腆的浙江書生，經過無數的失敗，有一天突然來了靈感----利用沸石。沸石是一種多孔的晶體，常放在魚缸裏吸收污物。湯博士就巧妙地利用這些微孔，讓碳管在其中形成，就像把肉餡塞進蓮藕裏一樣。結果，既保證了碳管的直徑細小，又解決了碳管的穩定問題，它們都老老實實地呆在微孔之中。就這樣，湯子康在1998年成功研製出尺寸最小、排列整齊並且大量存在的0.4奈米單壁碳管。
沈平和湯子康帶著這個成果興奮地前往洛杉磯參加美國物理學會年會。誰知，湯子康一宣讀論文，立即受到了在場物理學家的質疑。奈米碳管發現者飯島博士和奈米領域的權威學者、美國麻省理工教授爵士豪斯都認為，從理論上來講，不可能合成出這麼細的奈米碳管。“小湯當時幾乎是被人從臺上轟下來的。那天中午，我要請他吃飯，為他打氣。”沈平笑著回憶那一尷尬場面。
把它看出來
被國際專家“判了死刑”，並沒有令沈平、湯子康感到氣餒。問題出在哪呢？原來，碳管研製出來後，湯子康是根據碳管的特性分析和對載體直徑的估算，得出碳管直徑為0.4奈米的結論。由此，他們想到，如果能夠用電子顯微鏡看到碳管，那麼一定會令國際專家心服口服。
於是，沈平找到了正在德國留學的王寧博士。王博士是當今國際著名的電子顯微鏡專家，他原來的導師就是國際電子顯微鏡學會的副主席。
王寧這位開朗的東北漢子微笑著回憶説：“1999年，我一到科大，就問沈教授我可以做什麼研究工作。沈教授當時就説，別的不忙，你先把奈米碳管給我看出來。”由於單壁的奈米碳管在電子顯微鏡下很不穩定，幾秒鐘的功夫就已經解體，王寧這一看就是好幾個月，但最終還把它看出來了。
當0.4奈米碳管定格在底片上，當他們的論文發表在物理學界最重要的雜誌《應用物理雜誌》上，以前曾抱懷疑態度的外國科學家開始和他們聯繫，希望展開闔作。
與日本叫板
但故事並沒有結束。去年11月2日出版的《自然》雜誌，刊登了由飯島領導的一個日本研究小組的奈米碳管研究成果。飯島在論文中指出，他們意外地發現了一個直徑為12.6奈米、一共18層的奈米碳管，其中最裏面一層的內徑為0.4奈米。飯島在文末感嘆，要合成出單壁、尺寸均一、排列整齊的0.4奈米碳管，仍舊是科學家所面臨的挑戰。
戲劇性的是，就在這同一頁中，也刊登了湯子康和王寧的研究報告。文中令人信服地描述他們是如何一步步合成出0.4奈米單壁碳管的，擊敗了這一挑戰。雜誌一問世，立即在國際上引起轟動，英國BBC等歐美傳媒紛紛採訪兩位博士。
現在講起這段故事，湯子康仍然抑制不住內心的興奮。他自豪地説：“飯島他們的發現十分偶然，再找出第二個都很難，就是那個奈米碳管也好像是穿了18層毛衣一樣，受到層層保護，狀態不穩。而我們可以一下子合成數以億萬計一模一樣的奈米碳管！”
奈米碳管有什麼用呢？沈教授介紹説，由於它可以儲存氫氣，未來的汽車可以把它製成燃料箱攜帶氫氣，令人類使用清潔能源的夢想有望實現；它可以製作半導體元件和導線，大大提高整合度，製造新的微型電腦，若干年後人類就能把現在的超級電腦裝進口袋裏；它還可以用作場發射元件，代替目前的材料，製作畫面清晰的超薄螢幕……
最後，沈教授認真地説：“儘管我們在科研上已經領先，但是我們希望能夠和工商界合作，儘快把研究成果轉化為産品。”
人民網2001年1月7日
