石墨烯是2003年首次发现的一种二维碳材料，发现者KostyaNovoselov和 Andre Geim分享了2010年的诺贝尔奖。如今，由于其卓越的性能，石墨烯在各个方面都有非常良好的应用前景，包括电子、能源和医药等。位于曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所（NGI）具有五层楼，占地85,000平方英尺，其致力于石墨烯研究。其包括两个大型超净室，分子实验室，化学实验室，电磁实验室，熔炉房，样品准备室，光学实验室和激光实验室等。NGI在2011年首次被英国政府提出，作为其石墨烯计划的一部分。NGI致力于促进石墨烯技术的转化，并且迎接来自各个学科的研究人员，工程师等。该建筑物在2015年3月开放，目前已有部分研究人员和学科入住。然而，NGI并不是一个典型的物理研究实验室。

洁净室计划

曼彻斯特大学在参与这个项目的时候非常清楚自己需要什么。在设计阶段，通过与Novoselov的详细讨论，该团队知道这两个洁净室的规模，也知道这个实验室的重点。这可以帮助建筑师对整栋楼有更合理的设计。主洁净室占地面积17000平方英尺，位于NGI的地下室，而这样做的原因是：土壤研究。“我们通过在地上挖洞来进行土壤调查，从而了解土地的状况。我们发现10至12英尺的地方土壤被利用过，而在12英尺以下则是固体岩石。”在设计过程中把主洁净室放在地下一层就可以使得混凝土板直接对基岩层的顶部。这反过来也提供了较好的实验稳定性。实际上洁净室一楼的布局非同寻常。该洁净室有三个组成部分：活动地板面积、10英尺高的工作区和天花板的空间。Novoselov不仅在洁净室的选址和布局中起到了非常重要的作用，在洁净室本身的设计方面也是不遗余力。该团队将洁净室根据不同的功能分成不同的区域。在这些区域之中则分布着气体、管道、水泵等机械设备。同时Novoselov想为NGI装备一个封闭的，甚至连窗户都没有的实验室。Novoselov希望将房间的墙壁变成黑板以便可以在上面进行演算，或者与此同时讨论想法等。很遗憾由于在英国对于粉笔粉尘的严格控制，实验室不能提供传统的黑板，因此只能寻找替代方案。该团队发现了一种黑色的PVC材料，以及一种可以在这种材料上书写的粉笔。“你能马上擦掉错误的符号，然后更正它，而不需要等到将其擦干。”Ling说。

灵活性

石墨烯被认为会在多个领域带来颠覆性技术的材料，然而，当石墨烯应用到各个不同的新方向时，NGI需要其实验环境足够灵活。为了满足这些需求，该研究中心包括两个洁净室和9到10个分子实验室，从而可以满足各个方向的要求。在设计的早期，Novoselov希望这是一个开放实验室。“我认为该建筑的服务将会改变实验室的设计。如今很多研究都是交叉学科，或者是很多不同领域的科学家在同一个框架下做不同的研究。”Ling说。石墨烯研究尤其如此。开放实验室都配有标准钳工、标准水槽和标准气体，是完全灵活的，因此它们可以配备做大多数研究，例如物理或化学实验室，以及潜在的生物学或生命科学。就像石墨烯具有超强的可穿透性一样，NGI也具有透明特点。“透明性是该学校希望在设计中包含的一部分。所有的实验室在外部都有一个窗户，与普通的光学和激光实验室有所不同。”光学和激光实验室在建筑物的内部，但是所有的实验室都有窗户，包括洁净室。即使大洁净室在地下室，但是其仍然有窗户。这使得学生和其他想参观实验室的人在外面就可以看到实验室正在进行的实验。

新的等式

该建筑物的正面或许是最不寻常，也是最能表现该项目的一面。建筑本身看起来相当密集。该建筑物也具有非常多的窗户—它们出现在办公室、工作区域、实验室和洁净室等地方，但是其也具有很多其他区域。团队想出的最终的解决方案是整个建筑外面包上一层相对便宜的绝缘金属面板，从而在建筑外面包上另外一层，就像一层面纱一样。这层面纱是由黑色的不锈钢面板制成的。“这种材料本身非常有趣，因为其是不锈钢，其颜色为典型的银色，而这层不锈钢是黑色，且反射效果很好。在阴影处其看起来就像一面镜子。”Ling说。由于正面所用材料非常薄且是黑色的，就像石墨烯一样，因此非常具有象征意义。在正面也巧妙地嵌入了石墨烯研究中经常使用的方程式。“该方程式的细节以及对于正面材料的选择正是目前我们与Novoselov一起研究的内容。”Ling说。

新材料在线编译整理——翻译：杨超     校正：摩天轮