Материал, который изменит жизнь общества

Андрей Гейм: биография

Родился 21.10.58 в семье Константина Алексеевича Гейма и Нины Николаевны Байер. Его родители были советскими инженерами немецкого происхождения. По словам Гейма, бабушка его матери была еврейкой, и он страдал от антисемитизма, потому что его фамилия звучит по-еврейски. У Гейма есть брат Владислав. В 1965 г. его семья переехала в г. Нальчик, где он учился в школе, специализировавшейся на английском языке. Окончив ее с отличием, он дважды пытался поступить в МИФИ, но принят не был. Тогда он подал документы в МФТИ, и на это раз ему удалось поступить. По его словам, студенты учились очень напряженно — давление было настолько сильным, что нередко люди ломались и оставляли учебу, а некоторые заканчивали депрессией, шизофренией и самоубийством.

Биография

Андрей Константинович Гейм был рожден 21 октября 1958 года в Сочи. Воспитывался юноша в семье немецких инженеров. При этом его прабабушка имела еврейские корни. Сам Гейм относит себя к европейцам. Когда Андрею было 6 лет, семья поселилась в городе Нальчик.

Отец Константин и мать Нина работали на местном электровакуумном заводе. В Нальчике Гейм получил среднее образование. Школу он окончил с золотой медалью. После этого Андрей подал документы в МФТИ. Поступить молодому человеку не удалось из-за своего происхождения.

Вернувшись в родительский дом, несколько месяцев абитуриент проработал на заводе. Параллельно Гейм усиленно занимался изучением физики. В этом ему помогал Валерий Гургенович Петросян. Со второй попытки, в 1976 году, Андрею удалось стать студентом МФТИ.

В 1982-ом Гейм получил красный диплом по прикладной физике. Кандидатскую степень защитил через 5 лет в Институте РАН. Из Советского Союза Андрей Константинович уехал в самое трудное для страны время (1990 г.). Он получил стипендию королевского общества в Англии. Там работал в следующих университетах: Бата, Ноттингемском, Копенгагенском, Неймегена, Манчестерском.

После того, как в 2010-ом Андрею Константиновичу присудили Нобелевскую премию, его пытались пригласить в Россию для сотрудничества со «Сколково». Физик отклонил предложение и раскритиковал правительство. Российского гражданства у Гейма нет, живет он в Великобритании.

Участие в искусстве [ править ]

Новоселов известен своим интересом к искусству. Он практикует китайский традиционный рисунок и принимал участие в нескольких проектах по современному искусству.
Таким образом, в феврале 2015 года он объединил усилия с Корнелией Паркер, чтобы создать выставку для открытия Художественной галереи Уитворта . Фейерверк от метеоритного дождя Корнелии Паркер (куски метеоритов, загруженные в фейерверк) был запущен Новоселовым, дыша на датчик газа графена (который изменил сопротивление графена из-за допирования водяным паром). Графен был получен путем расслоения графита, который был извлечен из рисунка Уильяма Блейка.. Новоселов предположил, что он также расслаивал графит, полученный по рисункам других выдающихся художников: Джона Констебля , Пабло Пикассо , Дж. М. У. Тернера , Томаса Гиртина . Он сказал, что с каждого рисунка были извлечены только микроскопические количества (размер чешуек менее 100 микрометров). В 2015 году он участвовал в сеансе «в разговоре» с Дугласом Гордоном во время сеанса взаимозависимости на Манчестерском международном фестивале .

Он также участвует в дискуссиях о соотношении искусства и науки. Новоселов считает, что художники и ученые полагаются и на любопытство, и на желание учиться, и на воображение:

Новоселов увлекается китайской каллиграфией и рисунком. Он узнал об этом от известного китайского художника Чжэн Шэнлуна . Девять картин профессора Новоселова, написанных тушью, были показаны на выставке «Британия глазами китайского дипломата» в Университете Лидса.
Одна из его картин сейчас находится в коллекции президента Китая Си Цзиньпина .

Новоселов участвовал в выставке Viennacon Contemporary в 2017 году , где 5 его работ были представлены галереей RDI.Creative. Картины представляли широкий спектр тем, от очень традиционных китайских картин до пейзажей и современных сюжетов. Утверждается, что графеновые чернила использовались по крайней мере в некоторых из этих картин.

Литература

G. Brumfiel. Graphene speeds pair to Stockholm win Архивная копия от 7 октября 2010 на Wayback Machine // Nature. — Vol. 467, P. 642 (2010).
A. Cho. Still in Its Infancy, Two-Dimensional Crystal Claims Prize // Science. — Vol. 330, P. 159 (2010).
Д. Бухвалов. Нобелевский тип углерода Архивная копия от 22 октября 2010 на Wayback Machine // Троицкий вариант. — № 64, С. 4 (12.10.2010).
Михаил Кацнельсон: «Они сделали то, что запрещено учебниками» Архивная копия от 17 октября 2010 на Wayback Machine // Троицкий вариант. — № 64, С. 4—5 (12.10.2010).
Y. Hancock. The 2010 Nobel Prize in physics—ground-breaking experiments on graphene // J. Phys. D: Appl. Phys. — Vol. 44, P. 473001 (2011).

В 2010 году удостоены Нобелевской премии по физике за эксперименты с этим уникальным материалом

Ученые
Открытие
Любопытные факты

Ученые российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новоселов работали в Манчестерском университете(Великобритания), когда пришла новость о том, что они были удостоены Нобелевской премии по физике за работу по изучению графена. Они открыли его вместе шестью годами ранее, в 2004 году.
Андрей Гейм родился в 1985 году, окончил среднюю школу с углубленным изучением английского языка, а затем получил высшее образование в Московском физико-техническом институте и учился в аспирантуре в Институте физики твердого тела АН СССР. Константин Новоселов родился в 1974 году и закончил Московский физико-технический институт. Приняв решение о написании докторской диссертации с Андреем Геймом, Новоселов перебрался в Нидерланды, где работал его руководитель. После того, как Гейм переехал в Манчестер, Новоселов последовал за своим учителем, чтобы продолжить совместную работу.
В настоящее время Гейм имеет гражданство Нидерландов, а Константин Новоселов — российское и британское гражданство.

По сложившейся у них традиции, в пятницу после завершения рабочего дня в лаборатории Гейм и Новоселов проводили несколько часов, чтобы поэкспериментировать с новыми идеями. Именно во время одного из таких пятничных экспериментов им удалось получить из графита двухмерный углерод, оказавшийся самым тонким (толщиной в один атом) и одновременно прочным, гибким, твердым, прозрачным, необычайно легким материалом, к тому же лучшим проводником электричества. Так был открыт графен.
В нашем блоге были опубликованы две статьи об особенностях графена, его применении и новых направлениях исследований, посвященных графену:

Последние новости о графене
До сегодняшнего дня одной из задач, стоявших перед исследователями графена, было упростить процесс получения графена из графита и добиться чистоты материала в зависимости от сферы его применения.

Суть проблемы
В чистом виде графен лишен некоторых свойств, которые оказываются просто незаменимы, например, в электронных устройствах. Чтобы изменить графен и получить требуемые свойства, необходимо добавить к нему атомы кислорода

Существующие методы до сих пор сталкивались с одной проблемой: атомы кислорода распределяются по поверхности графена непредсказуемо, в связи с чем приходилось подвергать материал обработке при температуре 700-900 градусов Цельсия или использовать агрессивные химикаты, загрязняющие окружающую среду.

Новый метод — опубликованный в Nature — позволяет улучшить графен, используя низкие температуры всего 50-80 градусов Цельсия, без необходимости химической обработки, и может применяться в масштабном производстве, что важно для коммерческих разработок. Кроме того, метод позволяет изменять распределение атомов кислорода, формируя кластеры и одновременно оставляя между ними участки чистого графена, что имеет первостепенное значение для электроники

Учеными также было замечено, что при такой обработке значительно повышается способность графена поглощать видимый свет, благодаря чему графен представляет собой идеальный материал для солнечных ячеек.

Открытию графена сопутствовали любопытные обстоятельства: Гейм и Новоселов не использовали какое-либо сложное оборудование или технологический процесс. Хватило очень липкой ленты, чтобы отделять пластины графита (стержень простого карандаша), и кремниевой основы. При этом они смогли распознать открытие и предвидеть многочисленные возможности его применения.
Сделав открытие, они написали о нем статью в журнал Nature, в публикации которой было отказано.

Видео:

Андрей Гейм и Константин Новоселов на церемонии вручения Нобелевской премии

Исследования

Гейму удалось найти простой способ изолировать один слой атомов графита, известный как графен, в сотрудничестве с учеными из университета Манчестера и IMT. В октябре 2004 г. группа опубликовала результаты работы в журнале Science.

Графен состоит из слоя углерода, атомы которого расположенных в виде двумерных шестигранников. Это самый тонкий материал в мире, а также один из самых прочных и твердых. У вещества есть множество потенциальных применений, и оно является превосходной альтернативой кремнию. По словам Гейма, одним из первых применений графена может стать разработка гибких сенсорных экранов. Он не запатентовал новый материал, потому что для этого ему потребовалась бы определенная область применения и партнер в промышленности.

Физик занимался разработкой биомиметического адгезива, который стал известен как лента гекко из-за липкости конечностей геккона. Данные исследования еще находятся на ранних стадиях, но уже дают надежду на то, что в будущем люди смогут взбираться на потолки, как Человек-паук.

В 1997 году Гейм изучал возможность воздействия магнетизма на воду, что привело к знаменитому открытию прямой диамагнитной левитации воды, которое получило широкую известность благодаря демонстрации левитирующей лягушки. Также он работал над сверхпроводимостью и занимался мезоскопической физикой.

По поводу выбора субъектов своих изысканий Гейм сказал, что он презирает подход, когда многие выбирают предмет для своей кандидатской диссертации, а затем продолжают ту же тему до выхода на пенсию. Прежде чем он получил первую штатную должность, он менял свою тему пять раз, и это помогло ему многому научиться.

Лавина открытий

Лаборатории всего мира начали исследования с использованием техники клейкой ленты Гейма, и ученые выявили другие свойства графена. Хотя это был самый тонкий материал во Вселенной, он был в 150 раз прочнее стали. Графен оказался податливым, как резина, и мог растягиваться до 120% своей длины. Благодаря исследованиям Филиппа Кима, а затем ученых Колумбийского университета было обнаружено, что данный материал еще более электропроводен, чем было установлено ранее. Ким поместил графен в вакуум, где ни один другой материал не мог замедлить движения его субатомных частиц, и показал, что тот обладает «подвижностью» — скоростью, с которой электрический заряд проходит через полупроводник — в 250 раз большей, чем у кремния.

Графен: замечательные свойства

Андрей Гейм прибег к помощи аспиранта Константина Новоселова, и они начали по четырнадцать часов в день изучать новое вещество. В следующие два года они провели серию экспериментов, в ходе которых были обнаружены поразительные свойства материала. Из-за его уникальной структуры электроны, не испытывая влияние других слоев, могут передвигаться по решетке беспрепятственно и необычайно быстро. Проводимость графена в тысячи раз больше меди. Первым откровением для Гейма стало наблюдение ярко выраженного «эффекта поля», проявляющегося в присутствии электрического поля, которое позволяет контролировать проводимость. Данный эффект является одной из определяющих характеристик кремния, используемого в компьютерных чипах. Это говорит о том, что графен может стать его заменой, которую производители компьютеров искали в течение многих лет.

Гонка технологий

В 2010 году, через шесть лет после открытия, которое совершили Андрей Гейм и Константин Новоселов, Нобелевская премия им все-таки была вручена. Тогда СМИ называли графен «чудо-материалом», веществом, которое, «может изменить мир». К нему обратились академические исследователи в области физики, электротехники, медицины, химии и др. Выданы патенты на использование графена в аккумуляторах, системах опреснения воды, усовершенствованных солнечных батареях, сверхбыстрых микрокомпьютерах.

Ученые в Китае создали самый легкий материал в мире — графен-аэрогель. Он в 7 раз легче воздуха — один кубометр вещества весит всего 160 г. Графен-аэрогель создается путем высушивания замораживанием геля, содержащего графен и нанотрубки.

В университет Манчестера, где работают Гейм и Новоселов, британское правительство вложило 60 млн долларов, чтобы создать на его базе Национальный институт графена, который бы позволил стране быть наравне с лучшими мировыми патентообладателями — Кореей, Китаем и Соединенными Штатами, которые начали гонку за созданием первых в мире революционных продуктов на основе нового материала.

Работа в Нидерландах

Свою первую штатную должность Андрей Гейм занял в 1994 году, когда стал доцентом университета Неймегена, где занимался мезоскопической сверхпроводимостью. Позже он получил голландское гражданство. Одним из его аспирантов был Константин Новоселов, который стал его главным научным партнером. Тем не менее, по словам Гейма, его академическая карьера в Нидерландах была далеко не безоблачной. Ему предлагали профессуру в Неймегене и Эйндховене, но он отказался, так как нашел голландскую академическую систему слишком иерархической и исполненной мелкого политиканства, она совершенно не похожа на британскую, где каждый сотрудник является равноправным. В своей Нобелевской лекции Гейм позже сказал, что такая ситуация была немного сюрреалистичной, так как вне стен университета его тепло встречали везде, в том числе его научный руководитель и другие ученые.

История открытия графена

В один из осенних вечеров 2002 года Андрей Гейм размышлял об углероде. Он специализировался на микроскопически тонких материалах и задавался вопросом, как тончайшие слои вещества могут вести себя в определенных экспериментальных условиях. Графит, состоящий из одноатомных пленок, был очевидным кандидатом для исследований, но стандартные методы выделения сверхтонких образцов перегрели бы и разрушили его. Поэтому Гейм поручил одному из новых аспирантов Да Цзяну попытаться получить настолько тонкий образец, насколько это будет возможно, хотя бы в несколько сотен слоев атомов, полируя кристалл графита размером в один дюйм. Несколько недель спустя Цзян принес крупицу углерода в чашке Петри. После изучения ее под микроскопом Гейм попросил его попробовать еще раз. Цзян сообщил, что это все, что осталось от кристалла. В то время, когда Гейм в шутку упрекал его в том, что аспирант стер гору, чтобы получить песчинку, один из его старших товарищей увидел в мусорной корзине комки использованного скотча, липкая сторона которого была покрыта серой, слегка блестящей пленкой остатков графита.

В лабораториях по всему миру исследователи используют ленту для проверки адгезионных свойств экспериментальных образцов. Слои углерода, составляющие графит, связаны слабо (с 1564 г. материал используется в карандашах, так как он оставляет видимый след на бумаге), так что скотч легко отделяет чешуйки. Гейм поместил кусок клейкой ленты под микроскоп и обнаружил, что толщина графита была меньше, чем та, которую он видел до сих пор. Складывая, сжимая и разъединяя скотч, он сумел добиться еще более тонких слоев.

Гейму удалось впервые изолировать двумерный материал: одноатомный слой углерода, который под атомным микроскопом имеет вид плоской решетки из шестиугольников, напоминающей пчелиные соты. Физики-теоретики называли такую субстанцию графеном, но они не предполагали, что ее можно получить при комнатной температуре. Им казалось, материал распадется на микроскопические шарики. Вместо этого Гейм увидел, что графен остается в одной плоскости, которая покрывается рябью по мере стабилизации вещества.

Ссылки

Статьи

Статьи Константина Новосёлова Архивная копия от 16 августа 2013 на Wayback Machine в журнале «Успехи физических наук»
Статьи Архивная копия от 2 февраля 2012 на Wayback Machine в «Письмах в ЖЭТФ»
Публикации Архивная копия от 5 апреля 2017 на Wayback Machine в Astrophysics Data System
Полный список публикаций отдела физики конденсированного состояния Манчестерского университета Архивная копия от 8 октября 2010 на Wayback Machine

Лекции

Запись лекции в МФТИ 1 ноября 2010 года Архивная копия от 21 июля 2014 на Wayback Machine
Лекция нобелевского лауреата Константина Новоселова. Экоград, 20.04.2014 г. Архивная копия от 18 апреля 2016 на Wayback Machine

Интервью

Секрет успеха Константина Новосёлова: «Заниматься тем, что интересно, и не слушать никаких советов» Интервью Нашей Газете.ch Архивная копия от 18 сентября 2020 на Wayback Machine

Биография

Родился в 1958 году в Сочи, в семье инженеров немецкого происхождения c еврейскими корнями по линии матери. В 1964 году семья переехала в Нальчик.

Отец, Константин Алексеевич Гейм (1910—1998), с 1964 года работал главным инженером Нальчикского электровакуумного завода; мать, Нина Николаевна Байер (род. 1927), работала главным технологом там же.

В 1975 году Андрей Гейм окончил с золотой медалью среднюю школу № 3 города Нальчика и пытался поступить в МИФИ, но неудачно (препятствием явилось немецкое происхождение абитуриента). Поработав 8 месяцев на Нальчикском электровакуумном заводе, в 1976 году поступил в Московский физико-технический институт.

До 1982 года обучался на факультете общей и прикладной физики, окончил с отличием («четвёрка» в дипломе только по политэкономии социализма) и поступил в аспирантуру. В 1987 году получил степень кандидата физико-математических наук в Институте физики твёрдого тела РАН. Работал научным сотрудником в ИФТТ АН СССР и в Институте проблем технологии микроэлектроники АН СССР.

Почётный доктор Делфтского технического университета, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Антверпенского университета. Имеет звание «профессор Лэнгуорти» Манчестерского университета (англ. Langworthy Professor, среди удостоенных этого звания были Эрнест Резерфорд, Лоурэнс Брэгг и Патрик Блэкетт).

В 2008 году получил предложение возглавить Институт Макса Планка в Германии, но ответил отказом.

Подданный Королевства Нидерландов. Супруга — Ирина Григорьева (выпускница Московского института стали и сплавов), работала, как и Гейм, в ИФТТ АН СССР, в настоящее время работает вместе с мужем в лаборатории Манчестерского университета.

После присуждения Гейму Нобелевской премии директор департамента международного сотрудничества фонда «Сколково» Алексей Ситников объявил о намерении пригласить его работать в Сколково. Гейм заявил:

При этом Гейм сказал, что не имеет российского гражданства и чувствует себя в Великобритании комфортно, выразив скептическое отношение к проекту российского правительства создать в стране аналог Кремниевой долины.