Sir Andrey Konstantinovich Geim este membru al Societății Regale, membru al Universității din Manchester și un fizician britanic-olandez născut în Rusia. Împreună cu Konstantin Novoselov, a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2010 pentru munca sa asupra grafenului. În prezent, este profesor Regius și director al Centrului pentru Meso-Science și Nanotehnologie de la Universitatea din Manchester.
Andrey Geim: biografie
Născut pe 21/10/58 în familia lui Konstantin Alekseevich Geim și Nina Nikolaevna Bayer. Părinții săi erau ingineri sovietici de origine germană. Potrivit lui Geim, bunica mamei sale era evreică și suferea de antisemitism, deoarece numele lui de familie sună evreu. Jocul are un frate Vladislav. În 1965, familia sa s-a mutat la Nalchik, unde a studiat la o școală specializată în limba engleză. După ce a absolvit cu onoare, a încercat de două ori să intre în MEPhI, dar nu a fost acceptat. Apoi a aplicat la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova și de data aceasta a reușit să intre. Conform luiPotrivit lui, studenții au studiat foarte mult - presiunea a fost atât de puternică, încât de multe ori oamenii s-au stricat și au părăsit studiile, iar unii au ajuns cu depresie, schizofrenie și sinucidere.
Carieră academică
Andrey Geim și-a primit diploma în 1982, iar în 1987 a devenit doctor în fizica metalelor la Institutul de fizică a stării solide al Academiei Ruse de Științe din Cernogolovka. Potrivit omului de știință, la vremea aceea nu dorea să urmeze această direcție, preferând fizica particulelor elementare sau astrofizica, dar astăzi este mulțumit de alegerea făcută.
Game a lucrat ca cercetător la Institutul de Tehnologie Microelectronică de la Academia Rusă de Științe și din 1990 la Universitățile din Nottingham (de două ori), Bath și Copenhaga. Potrivit acestuia, ar putea să facă cercetări în străinătate și să nu se ocupe de politică, motiv pentru care a decis să părăsească URSS.
Lucrează în Țările de Jos
Andrey Geim a ocupat primul său post cu normă întreagă în 1994, când a devenit profesor asistent la Universitatea din Nijmegen, unde a studiat supraconductivitatea mezoscopică. Mai târziu a primit cetățenia olandeză. Unul dintre studenții săi absolvenți a fost Konstantin Novoselov, care a devenit principalul său partener de cercetare. Cu toate acestea, potrivit lui Geim, cariera sa academică în Țările de Jos a fost departe de a fi roz. I s-au oferit posturi de profesor la Nijmegen și Eindhoven, dar le-a refuzat pentru că i s-a părut că sistemul academic olandez este prea ierarhic și plin de politică meschină, este complet diferit de cel britanic, unde fiecare angajat este egal în drepturi. În prelegerea sa Nobel, Game a spus mai târziu că această situație era puțin suprarealistă, deoarece în afara zidurilor universității a fost primit cu căldură peste tot, inclusiv supervizorul său și alți oameni de știință.
Mutarea în Marea Britanie
În 2001, Game a devenit profesor de fizică la Universitatea din Manchester, iar în 2002 a fost numit director al Centrului Manchester pentru Meso-Science și Nanotehnologie și profesor Langworthy. Soția și colaboratorul de multă vreme Irina Grigorieva s-a mutat și ea la Manchester ca profesor. Mai târziu li sa alăturat Konstantin Novoselov. Din 2007, Game este Senior Fellow la Consiliul de Cercetare în Inginerie și Științe Fizice. În 2010, Universitatea din Nijmegen l-a numit profesor de materiale inovatoare și nanoștiință.
Cercetare
Game a găsit o modalitate simplă de a izola un singur strat de atomi de grafit, cunoscut sub numele de grafen, în colaborare cu oamenii de știință de la Universitatea din Manchester și IMT. În octombrie 2004, grupul și-a publicat concluziile în revista Science.
Grafenul este format dintr-un strat de carbon, ai cărui atomi sunt aranjați sub formă de hexagoane bidimensionale. Este cel mai subțire material din lume, precum și unul dintre cele mai puternice și mai dure. Substanța are multe utilizări potențiale și este o alternativă excelentă la siliciu. Una dintre primele utilizări ale grafenului ar putea fi dezvoltarea de ecrane tactile flexibile, a spus Geim. El nu a brevetat noul material pentru că ar necesita o anumitădomeniu și partener în industrie.
Fizicianul dezvolta un adeziv biomimetic care a devenit cunoscut sub numele de bandă de gecko din cauza lipiciității membrelor gecko. Aceste studii sunt încă în stadii incipiente, dar deja dau speranță că în viitor oamenii vor putea să urce tavane precum Spider-Man.
În 1997, Game a studiat efectele magnetismului asupra apei, ceea ce a dus la faimoasa descoperire a levitației diamagnetice directe a apei, care a devenit cunoscută pe scară largă datorită demonstrației unei broaște care levita. De asemenea, a lucrat la supraconductivitate și fizica mezoscopică.
Cu privire la alegerea subiectelor pentru cercetarea sa, Game a spus că disprețuiește abordarea multora care aleg un subiect pentru doctorat și apoi continuă același subiect până la pensionare. Înainte să obțină primul său post cu normă întreagă, și-a schimbat subiectul de cinci ori și l-a ajutat să învețe multe.
Într-o lucrare din 2001, el l-a numit pe iubitul său hamster Tisha drept coautor.
Istoria descoperirii grafenului
Într-o seară de toamnă în 2002, Andrey Geim se gândea la carbon. S-a specializat în materiale subțiri microscopice și s-a întrebat cum se pot comporta cele mai subțiri straturi de materie în anumite condiții experimentale. Grafitul, compus din filme monoatomice, a fost un candidat evident pentru cercetare, dar metodele standard pentru izolarea probelor ultrasubțiri l-ar supraîncălzi și l-ar distruge. So Game ia desemnat unul dintre noii studenți absolvenți, Da Jiang,încercați să obțineți o probă cât mai subțire posibil, chiar și câteva sute de straturi de atomi, prin lustruirea unui cristal de grafit de dimensiunea de un inch. Câteva săptămâni mai târziu, Jiang a adus un grăunte de carbon într-o cutie Petri. După ce l-a examinat la microscop, Game i-a cerut să încerce din nou. Jiang a spus că asta a fost tot ce a mai rămas din cristal. În timp ce Game îi reproșa în glumă că șterge un munte pentru a obține un grăunte de nisip, unul dintre seniorii săi a văzut bucăți de bandă uzată în coșul de gunoi, a căror latură lipicioasă era acoperită cu o peliculă gri, ușor strălucitoare, de reziduuri de grafit.
În laboratoarele din întreaga lume, cercetătorii folosesc bandă pentru a testa proprietățile adezive ale mostrelor experimentale. Straturile de carbon care alcătuiesc grafitul sunt lipite lejer (din 1564, materialul este folosit în creioane, deoarece lasă o urmă vizibilă pe hârtie), astfel încât banda adezivă separă ușor solzii. Game a pus o bucată de bandă adezivă sub microscop și a constatat că grosimea grafitului era mai subțire decât ceea ce văzuse până acum. Pliând, strângând și destrăgând banda, a reușit să obțină straturi și mai subțiri.
Game a reușit să izoleze pentru prima dată un material bidimensional: un strat monoatomic de carbon, care la microscop atomic arată ca o rețea plată de hexagoane, care amintește de un fagure de miere. Fizicienii teoreticieni au numit o astfel de substanță grafen, dar nu au presupus că ar putea fi obținută la temperatura camerei. Li s-a părut că materialul se va dezintegra în bile microscopice. În schimb, Game a văzut că grafenul a rămas într-unulplan care se ondula pe măsură ce materia se stabilizează.
Grafen: proprietăți remarcabile
Andrei Game a cerut ajutorul studentului absolvent Konstantin Novoselov și au început să studieze o substanță nouă paisprezece ore pe zi. În următorii doi ani, au efectuat o serie de experimente, în timpul cărora au descoperit proprietățile uimitoare ale materialului. Datorită structurii sale unice, electronii, fără a fi influențați de alte straturi, se pot deplasa prin rețea nestingheriți și neobișnuit de rapid. Conductivitatea grafenului este de mii de ori mai mare decât cea a cuprului. Prima revelație a jocului a fost observarea unui „efect de câmp” pronunțat care are loc în prezența unui câmp electric, care permite controlul conducerii. Acest efect este una dintre caracteristicile definitorii ale siliciului utilizat în cipurile computerelor. Acest lucru sugerează că grafenul ar putea fi un înlocuitor pe care producătorii de computere îl caută de ani de zile.
Drumul către recunoaștere
Game și Konstantin Novoselov au scris o lucrare de trei pagini în care descriu descoperirile lor. A fost respins de două ori de către Nature, un recenzent spunând că izolarea unui material bidimensional stabil este imposibil, iar un altul neobservând „progres științific suficient” în el. Însă în octombrie 2004, în revista Science a fost publicat un articol intitulat „Efectul câmpului electric în pelicule groase atomice de carbon”, care a făcut o mare impresie oamenilor de știință – sub ochii lor, fantezia a devenit realitate.
O avalanșă de descoperiri
Laboratoarele din întreaga lume au început cercetările folosind tehnica benzii adezive Geim, iar oamenii de știință au identificat alte proprietăți ale grafenului. Deși era cel mai subțire material din univers, era de 150 de ori mai rezistent decât oțelul. Grafenul s-a dovedit a fi maleabil, ca și cauciucul, și se poate întinde până la 120% din lungime. Datorită cercetărilor lui Philip Kim, și apoi a oamenilor de știință de la Universitatea Columbia, s-a descoperit că acest material este chiar mai conductiv din punct de vedere electric decât s-a găsit anterior. Kim a pus grafenul într-un vid, unde niciun alt material nu ar putea încetini mișcarea particulelor sale subatomice și a arătat că are „mobilitate” - viteza cu care o sarcină electrică trece printr-un semiconductor - de 250 de ori mai rapid decât siliciul..
Cursa tehnologică
În 2010, la șase ani de la descoperirea făcută de Andrei Geim și Konstantin Novoselov, le-a fost acordat până la urmă Premiul Nobel. La acea vreme, mass-media a numit grafenul un „material minune”, o substanță care „ar putea schimba lumea”. El a fost abordat de cercetători academicieni din domeniile fizicii, ingineriei electrice, medicinei, chimiei etc. S-au eliberat brevete pentru utilizarea grafenului în baterii, ecrane flexibile, sisteme de desalinizare a apei, celule solare avansate, microcalculatoare ultra-rapide.
Oamenii de știință din China au creat cel mai ușor material din lume - aerogelul cu grafen. Este de 7 ori mai ușor decât aerul - un metru cub de materie cântărește doar 160 g. Aerogelul cu grafen este creat prin liofilizarea unui gel care conține grafen și nanotuburi.
La Universitatea din Manchester,unde lucrează Game și Novoselov, guvernul britanic a investit 60 de milioane de dolari pentru a crea Institutul Național al Grafenului pe baza acestuia, ceea ce ar permite țării să fie la egalitate cu cei mai buni deținători de brevete din lume - Coreea, China și Statele Unite, care au început cursă pentru a crea primele produse revoluționare din lume bazate pe materiale noi.
Titluri și premii onorifice
Un experiment cu levitația magnetică a unei broaște vii nu a adus exact rezultatul pe care îl așteptau Michael Berry și Andrey Game. Premiul Ig Nobel le-a fost acordat în 2000
În 2006, Game a primit premiul Scientific American 50.
În 2007, Institutul de Fizică i-a acordat premiul și medalia Mott. În același timp, Game a fost ales membru al Societății Regale.
Game și Novoselov au împărțit Premiul Eurofizică 2008 „pentru descoperirea și izolarea stratului monoatomic de carbon și determinarea proprietăților sale electronice remarcabile”. În 2009, a primit premiul Kerber.
Premiul Andre Geim John Carthy din 2010 de la Academia Națională de Științe din SUA a fost acordat „pentru realizarea și studiul experimental al grafenului, o formă bidimensională de carbon.”
Tot în 2010, a primit una dintre cele șase posturi de profesor onorific ale Societății Regale și Medalia Hughes „pentru descoperirea revoluționară a grafenului și a proprietăților sale remarcabile”. Geim a primit titluri de doctor onorific de la Delft University of Technology, ETH Zurich, UniversitățiAnvers și Manchester.
În 2010, a primit Ordinul Leului Olandez pentru contribuțiile sale la știința olandeză. În 2012, pentru servicii aduse științei, Game a fost promovat cavaleri burlac. A fost ales membru corespondent străin al Academiei de Științe a Statelor Unite în mai 2012
Laureatul Nobel
Game și Novoselov au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2010 pentru munca lor de pionierat asupra grafenului. Auzind despre premiu, Game a spus că nu se aștepta să-l primească anul acesta și nu are de gând să-și schimbe planurile imediate. Un fizician modern și-a exprimat speranța că grafenul și alte cristale bidimensionale vor schimba viața de zi cu zi a omenirii în același mod în care a făcut plasticul. Premiul l-a făcut prima persoană care a câștigat atât Premiul Nobel, cât și Premiul Ig Nobel în același timp. Prelegerea a avut loc pe 8 decembrie 2010 la Universitatea din Stockholm.
