要发多少篇NATURE，SCIENCE才算够多？
作为一个科学家，谁不愿意在自己的简历中添上一两篇NATURE或SCIENCE的文章？
任何一位有着雄心壮志的科学家，谁不希望自己的研究小组能够每年发表一两篇
NATURE或SCIENCE的文章？可有任何一个博士后，一位从事实验研究的博士后，
未曾梦想过自己能够递出一份简历，上面有着三篇自己作为第一作者的NATURE
或SCIENCE的文章？然而，您可曾经听说过发表10篇NATURE或SCIENCE的文章的
科学家？也许您见多识广，但如果有人现在告诉你说，一位实验工作者在不到
两年的时间里发表了十五、六篇第一作者的NATURE或SCIENCE的文章，您会是什
么反应？
这里要介绍的就是一位有着如此辉煌简历的博士后--德国物理学家、BELL实验
室的博士后J H SCHON 。当然，他已经不再是博士后了，哪家有幸收到他的简
历的研究机关的头头会笨得让这样的大鱼漏网？其部分发表文章题目见附
录（由MEDLINE检索而得）。那么，他到底做了什么样的工作呢？
我们知道，如果我们在一片绝缘材料的相对的两面镀上金属薄膜作为电极，然
后在两个电极之间施加电压，部分电子就会从阴极（施加负电压的电极）转移
到阳极（施加正电压的电极），从而在阳极出现多余的电子（注意，电子不是
通过绝缘材料材料从阴极转移到阳极的）。改变电压就会改变电极中的电子浓
度。这是众所周知的事情，因为我们说的正是简简单单的电容器而已。
现代电子工业中最常用的一种器件，场效应管（FIELD EFFECT DEVICE， FET）
就用到了上面谈到的电容器的效应。场效应管是由绝缘体（不导电的材料，比
如说二氧化硅，也就是沙子），导体（导电的材料，比如说铜）和半导体（导
电性质介于导体和绝缘体之间的材料，它的导电性质可以通过很少量的改变其
中的电子浓度来改变，比如说硅）组成，由绝缘材料册薄膜将导体和半导体分
开。场效应管是典型的三端器件，也就是说，它有三个电极，两个接在半导体
上，用来测量半导体的电学性质（电阻，电流等等），这就是源电极和漏电极，
一个接在导体上，用于改变半导体的电学性质，这就是栅电极。在栅电极和漏
电极之间加电压，由于电容器效应，半导体和绝缘材料的界面处的电子浓度就
回发生变化，从而改变了半导体的电学性质，而这有可以通过测量源电极和漏
电极之间的电阻来确认。计算机中不可缺少的0和1就是用场效应管的高电阻和
低电阻状态来代表的。这一固体材料中实现的在五十年前取代了体积庞大无比，
性能极不稳定的构成第一代电子计算机的真空场效应管，使的今天的计算机飞
入寻常百姓家成为了可能。
半导体场效应管的的出现已经有半个世纪了，绝大多数人（准确的说，可能只
有SCHON和他的几个同事例外）认为对它的认识已经到头了，不会再有什么新
花样了。谁能知道，场效应管会在五十年后的今天又在基础科研中大显身手呢？
我们知道，自然界能够提供的材料的种类是有限的，而且这些材料的性能并不
一定尽如人意，科学家们花费了极大的心血来开发新的材料，提高材料的性能。
简单来说，开发新材料不外以下几种方法：将已有的材料提高纯度，比如说生
长纯度尽可能高、晶体结构尽可能好的晶体；将几种不同的材料组合起来构成
新材料，比如说我们常听到的复合材料；将已有材料中有控制的掺入少量杂质，
从而改变材料的各种性能。在与计算机、电子工业密切相关的半导体工艺中，
掺杂是最为常用的手段，所以，科学家们在这方面作出的努力也很大，在纯净
的半导体材料中掺入少量的杂质能够显著的改变有效电子的浓度，对新材料的
各种物理性质有着至关重要的影响。但是，掺杂也有一个显而易见的缺点，那
就是它会不可避免的对纯净材料的晶体结构有一定的影响。这样一来，材料的
物理性质的改变，比如说电阻，就是两种机制作用的结果：一是由于有效电子
浓度的变化；二是由于材料晶体结构的变化。这两者并不完全等同。另外，材
料科学家们费了九牛二虎之力好不容易才生长出来的纯净的半导体材料，可是
为了提高它的性能你又不得不掺入一些杂质进去，多可惜啊。材料的电学性质
极大程度上是由材料中的有效电子浓度决定的，您读到这时候，就会说，为什
么不用场效应管的原理（电容器效应）来调节材料中的电子浓度呢？您还真问
对了，SCHON同志就是这样做的，结果呢，他作为第一作者发表了一打有半的
NATURE或SCIENCE的文章。平均下来大概一个半月一篇，不知羡煞多少同仁。
SCHON和他的同事们在高质量的晶体（有的是大分子有机材料，有的是碳巴基球
材料，还有的是钙钛矿结构的材料，形形色色，不一而足）表面生长了一层高
质量的绝缘材料（说起来很简单，就是氧化铝，您家用来蒸米饭的铝锅的表面
就全是这玩意儿），再在上面蒸发一层金属电极，就构成了一个典型的场效应
管。然后他们通过改变栅极电压的方法来改变晶体材料和绝缘材料的界面处的
电子的浓度，观察到了形形色色的新现象：比如说，他们能够在同一个器件中，
把本来是绝缘体的晶体材料变成半导体，再变成导体，最后变成超导体（这是
一种不常见的物质状态，通常在极低温度下出现，这时候材料的电阻变为零，
也就是说，电子在其中流动不受阻碍）；他们用这种场效应管制成了发光管，
激光器，光电转换电池；他们在这种场效应管观察到了量子霍尔效应，分数
量子霍尔效应，高温超导现象（这一段是用来吓人的，站着说话不腰疼就不再
解释了）。特别值得一提的是，他们观察到了在绝对温度117度（约摄氏零下
150度）下依然存在的超导现象，已经可以铜系的陶瓷氧化物高温超导体相比
了。也许不远的将来，室温超导体就会出现了。就我个人来说，如果SCHON和
他的同事们明天宣布发现了室温超导体，我是一点也不会吃惊的。SCHON和他
的同事们的工作不仅得以在NATURE和SCIENCE上大量发表，NATURE和SCIENCE
还多次请各领域的大腕写捧场文章，科普杂志如PHYSICS TODAY和PHYSICS
WORLD也竞相报道。
读到这里您可能会问，就这么简单，不是骗人呢吧？好事怎么都让他们给撞
上了？其他的科学家干什么去了，都是吃干饭的不成？这时候笔者就要提醒
您注意他的笔名了，站着说话不腰疼（类似的话还有饱汉不知饿汉饥，看人
挑担不觉累、自己挑担累断腰）。这个工作至少有如下的难点：首先，您要
能够生长高质量的晶体，这可不只是一句话的事，多少科学家付出了无尽的
心血和聪明才智，发明了不知多少新方法、新仪器才能得以在世界上屈指可
数的几个实验室中实现；其次，您要能够生长高质量的绝缘薄膜，改变材料
的性能需要大幅度的改变有效电子的浓度，这意味着您的绝缘薄膜必须能够
承受非常高的电压，不能有半点缺陷，而这也正是难度所在，到目前为止，
制作高质量绝缘薄膜的技术还知识BELL实验室的这个研究小组独家掌握，只
此一家，别无分店；最后，在此之前，其他的科学家可能还真没有人认真考
虑过用场效应掺杂的原理来显著改变晶体材料性能的可行性，也许这才是最
主要的，不怕干不到，就怕想不到。现在世界上有许多研究小组正在研究这
一课题，争取早日重复SCHON和他的同事们的工作（我们系就有这样的一个
研究小组），而与此同时，SCHON和他的同事们的文章正象潮水一般涌向
NATURE和SCIENCE的编辑部。也许其他小组重复出他们的工作之时，也就是
SCHON和他的同事们（SCHON，KLOC，BATLOGG等）获得诺贝尔奖金之日。
人们不禁要问，要发多少篇NATURE，SCIENCE文章才算够多了呢？
DISCLAIMER：“站着说话不腰疼”不认为他自己的任何陈述具有原创性，因
为他读书从来不求甚解，不记出处。除非在有相反声明的地方，读者应当认
为那是别人已有的点子，而这家伙只是在拾人牙慧。
附录：
1: Schon JH, Meng H, Bao Z.
correction: Self-assembled monolayer organic field-effect transistors.
Nature. 2001 Nov 22;414(6862):470.
2:Schon JH, Dorget M, Beuran FC, Zu XZ, Arushanov E, Deville
Cavellin C, Lagues M.
Superconductivity in CaCuO2 as a result of field-effect doping.
Nature. 2001 Nov 22;414(6862):434-6.
3:Schon JH, Meng H, Bao Z.
Field-Effect Modulation of the Conductance of Single Molecules.
Science. 2001 Nov 8 [epub ahead of print]
4:Schon JH, Kloc C, Siegrist T, Steigerwald M, Svensson C, Batlogg B.
Superconductivity in single crystals of the fullerene C70.
Nature. 2001 Oct 25;413(6858):831-3.
5:Schon JH, Meng H, Bao Z.
Self-assembled monolayer organic field-effect transistors.
Nature. 2001 Oct 18;413(6857):713-6.
6:Schon JH, Dorget M, Beuran FC, Xu XZ, Arushanov E, Lagues M,
Deville Cavellin C.
Field-induced superconductivity in a spin-ladder cuprate.
Science. 2001 Sep 28;293(5539):2430-2.
7:Schon JH, Kloc C, Batlogg B.
High-temperature superconductivity in lattice-expanded C60.
Science. 2001 Sep 28;293(5539):2432-4.
8:Siegrist T, Kloc C, Schon JH, Batlogg B, Haddon RC, Berg S,
Thomas GA.
Enhanced Physical Properties in a Pentacene Polymorph.
Angew Chem Int Ed Engl. 2001 May 4;40(9):1732-1736.
9: Schon JH, Kloc C, Batlogg B.
Universal crossover from band to hopping conduction in molecular
organic semiconductors.
Phys Rev Lett. 2001 Apr 23;86(17):3843-6.
10:Schon JH, Kloc C, Hwang HY, Batlogg B.
Josephson junctions with tunable weak links.
Science. 2001 Apr 13;292(5515):252-4.
11:Schon JH, Dodabalapur A, Bao Z, Kloc C, Schenker O, Batlogg B.
Gate-induced superconductivity in a solution-processed organic
polymer film.
Nature. 2001 Mar 8;410(6825):189-92.
12:Lee M, Schon JH, Kloc C, Batlogg B.
Electron-phonon coupling spectrum in photodoped pentacene crystals.
Phys Rev Lett. 2001 Jan 29;86(5):862-5.
13:Schon JH, Kloc C, Batlogg B.
Superconductivity at 52 K in hole-doped C60.
Nature. 2000 Nov 30;408(6812):549-52.
14:Schon JH, Dodabalapur A, Kloc C, Batlogg B.
A light-emitting field-effect transistor.
Science. 2000 Nov 3;290(5493):963-6.
15:Schon JH, Kloc C, Batlogg B.
Superconductivity in molecular crystals induced by charge injection
Nature. 2000 Aug 17;406(6797):702-4.
16: Schon JH, Kloc C, Dodabalapur A, Batlogg B.
An organic solid state injection laser
Science. 2000 Jul 28;289(5479):599-601.
17:Schon JH, Kloc C, Batlogg B.
Fractional quantum hall effect in organic molecular semiconductors
Science. 2000 Jun 30;288(5475):2339-40.
18:Schon JH, Kloc C, Haddon RC, Batlogg B.
A superconducting field-effect switch
Science. 2000 Apr 28;288(5466):656-8.
19:Schon JH, Berg S, Kloc C, Batlogg B.
Ambipolar pentacene field-effect transistors and inverters
Science. 2000 Feb 11;287(5455):1022-3.
20: Schon JH, Kloc C, Bucher E, Batlogg B.
Efficient organic photovoltaic diodes based on doped pentacene
Nature. 2000 Jan 27;403(6768):408-10.
