Графен новоселов: Как «мусорные физики» из России получили Нобелевскую премию

Содержание

Как «мусорные физики» из России получили Нобелевскую премию

Во вторник в Стокгольме были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике за 2010 год. Ими стали русские физики из университета Манчестера Андрей Гейм и Константин Новоселов. Их главное изобретение — материал под названием графен. Что такое графен, и как его можно использовать? Об этом Новоселов рассказал в интервью Forbes ровно год назад. Ниже — статья из журнала Forbes, вышедшая в октябрьском номере в 2009 году.

Прозрачная голубая полоска на столе работает будильником. Она же показывает расписание на день, в машине развертывается в экран навигатора, на работе превращается в ноутбук, а вечером на ней можно смотреть кино. Авторы ролика об универсальном гаджете будущего, ученые из южнокорейского университета Сонгюнгван убеждены, что он будет создан в ближайшие 10 лет благодаря графену, самому тонкому во Вселенной материалу с уникальными электронными свойствами.

Это будущее приближают десятки лабораторий во всем мире.

Путь от фундаментального открытия до практических результатов в случае с графеном преодолевается даже не за годы, а за месяцы. «Год назад я скептически относился к применению графена в электронике, сейчас это становится вполне реальным бизнесом», — говорит автор открытия Константин Новоселов.

Реклама на Forbes

Агентство Thomson Reuters в прошлом году сочло графен достойным Нобелевской премии. В список вероятных лауреатов включены Новоселов и его руководитель — Андрей Гейм, директор Центра мезоскопической физики при Манчестерском университете. «Нобелевку» они пока не получили, но их шансы с каждым годом будут расти. Даже удивительно, что материал со столь блестящими перспективами был получен с помощью липкой ленты, которая случайно не попала в мусорное ведро.

Графен представляет собой слой углерода толщиной в один атом. Миллиарды таких слоев образуют графит, из которого делают грифели для карандашей. В возможность отделить один слой никто не верил. Семьдесят лет назад Лев Ландау и Рудольф Пайерлс доказали, что таких материалов существовать не может: силы взаимодействия между атомами должны смять их в гармошку или свернуть в трубочку.

Графен оказался исключением из этого правила. Гейм и Новоселов обратили внимание на обычный скотч, с помощью которого готовят образцы графита для работы на сканирующем туннельном микроскопе. Скотч отрывает графитные слои, оставляя абсолютно гладкую поверхность. Ленту выбрасывают вместе с тем, что к ней прилипло. «За то, что мы ее подобрали и исследовали, нас обозвали garbage scientists — мусорными учеными», — смеется Новоселов. Склеивая и разлепляя ленту с хлопьями графита несколько раз, Новоселов получил то, что считалось невозможным, — слои графита толщиной в один атом. Их площадь достигала одного квадратного миллиметра: этого более чем достаточно, чтобы перенести графен на подложку и исследовать механические и электронные свойства. В 2004 году в журнале Science вышла эпохальная статья Гейма, Новоселова и их давнего коллеги Сергея Морозова. Свойства — проводимость, прочность, стабильность — оказались уникальными.

«У графена есть свойства, которых нет ни у одного материала, — говорит Новоселов, — это в буквальном смысле материя, ткань. С ней можно делать то же самое, что вот с этой салфеткой: сгибать, сворачивать, растягивать…» Бумажная салфетка неожиданно рвется у него в руках. С графеном такого не случится, замечает физик, это самый прочный материал на Земле.

Почему в графене видят материал, который вытеснит кремниевую электронику? Электроны в нем перемещаются в сотню раз быстрее, чем в кремнии. В прошлом году Гейм и Новоселов с соавторами показали, что из графена можно делать транзисторы, управляемые отдельными электронами. Все это позволит создать более миниатюрные и быстрые микросхемы, которые и греются намного меньше кремниевых.

Не хотел бы Новоселов заработать на своем открытии? Физик смотрит на меня с недоумением. Для него есть вещи поинтереснее. «Мы заканчиваем исследования задолго до того, как начинается коммерциализация, — объясняет он, — и не пытаемся заниматься технологиями». Представителей компаний, которые обращаются к ним, Гейм и Новоселов обычно отправляют в Graphene Industries — фирму, созданную их студентами. Те вручную делают пластинки графена и поштучно продают в лаборатории IBM, Intel, Samsung.

До 2020 года, по прогнозам исследовательской компании Lux Research, графен не поколеблет основы кремниевой электроники. Но уже сейчас новый материал обходит кремний по флангам, показывая себя в новых приложениях. Например, в сверхбыстрых высокочастотных транзисторах для приемников и передатчиков мобильной связи. «Опытные образцы появились в начале года, а сейчас у них уже наблюдаются рекордные показатели», — говорит Новоселов. Особенно продвинулись в их создании IBM и HRL (близкие к оборонному заказу исследовательские лаборатории, которыми совместно владеют Boeing и General Motors). В конце прошлого года HRL получили грант на 50-месячную программу графеновой электроники, которую координирует SPAWAR — инжиниринговый центр Военно-морского флота США. «Они даже не притворяются, что занимаются физикой, а прямо говорят, что делают приборы», — замечает Новоселов.

Развитие графеновой темы привлекло к ней внимание частных инвесторов. Несколько американских компаний замахнулись на производство сотен тонн графена к концу 2010 года. Такие объемы могут затоварить рынок радиочастотных транзисторов навечно, но производители пока ориентируются не на электронику.

Уже сейчас графен востребован как наполнитель для композитных материалов, говорит гендиректор фирмы XG Sciences Майкл Нокс. Гендиректор фирмы Angstron Materials Бор Джанг предлагает использовать графен в устройствах для хранения энергии — аккумуляторах и суперконденсаторах, а также топливных элементах, которые вырабатывают электроэнергию от соединения водорода с кислородом. Компания Vorbeck Materials продает Vor-ink — «чернила», позволяющие печатать электронные схемы.

Нокс узнал о графене в 2006 году от профессора Мичиганского университета Лоуренса Дрзала, который убедил его в том, что на графене можно хорошо заработать. «Я как раз продал свой предыдущий бизнес и искал какую-нибудь перспективную технологию, — вспоминает Нокс. — С тех пор ажиотаж вокруг графена непрерывно растет».

Джанг — пример ученого-предпринимателя, словно сошедший со страниц брошюры о коммерциализации технологий. С 2005 года он декан Колледжа технических и компьютерных наук при Университете Райта. Старт его компании Nanotek Instruments в 1997 году обеспечили гранты Министерства энергетики США. Затем от Nanotek отпочковалась Angstron. Свой первый патент, связанный с графеном, Джанг заявил еще в 2002-м — за два года до революционной работы русских физиков. «Их заслуга в том, что они первыми обнаружили необычные электронные свойства изолированных листов графена», — объясняет Джанг. К 2015 году он скромно планирует занять 30–40% мирового рынка графена, а еще раньше — провести IPO или продать компанию крупному инвестору. Vorbeck уже обзавелась серьезным партнером: для немецкого химического гиганта BASF фирма разрабатывает токопроводящую краску.

Чтобы фундаментальное открытие было применено на практике, оно должно обрасти тысячами изобретений. От создания первого транзистора в 1947 году до распространения интегральных схем, обеспечивших первенство кремниевой электроники, прошло почти два десятилетия.

Если графеновая революция пойдет теми же темпами, универсальный гаджет, о котором мечтают южнокорейские исследователи, появится на прилавках самое позднее в 2022 году.

Российские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов стали лауреатами Нобелевской премии

Подданные Нидерландов Андрей Гейм и Великобритании Константин Новоселов, у которого есть и российское гражданство, стали лауреатами Нобелевской премии по физике 2010 года за создание уникального углеродного материала — графена.

Оба лауреата — бывшие советские ученые, выпускники МФТИ. Андрей Гейм родился в 1958 году в Сочи, защитил диссертацию в Институте физики твердого тела АН СССР. Работал научным сотрудником в Черноголовке, потом эмигрировал за границу, где трудился в университетах Ноттингема, Копенгагена и Неймегена.

С 2001 года работает в английском Манчестере. В настоящее время Гейм, который теперь носит имя Андре, возглавляет Манчестерский центр по «мезонауке и нанотехнологиям», а также отдел физики конденсированного состояния.

Андре Гейм — подданный Нидерландов, в то время как его коллега и второй лауреат Нобеля-2010 Константин Новоселов имеет российское и британское подданство.

Новоселов родился в 1974 году в Нижнем Тагиле. После окончания МФТИ он несколько лет проработал в Черноголовке, после чего уехал в Университет Неймегена, где защитил диссертацию.

Нобелевскую премию Гейм и Новоселов получили «За новаторские эксперименты, касающиеся двумерного материала графена». На двоих ученые получат 1,5 млн долларов (10 млн шведских крон).

Выступая по телефону на пресс-конференции, Гейм заявил, что не ожидал получения премии. «Мой план на сегодня — пойти на офис и закончить работу с бумагами, которую я еще не успел сделать», — приводит Reuters слова Гейма.

Графен — одна из форм (так называемых аллотропных модификаций), в которых может существовать углерод, пожалуй, самая экзотическая. Более известные — собственно, графит (из которого состоят грифели карандашей), алмаз, карбин (модификация с цепочечным строением молекул) и фуллерен (получивший в научной среде прозвище «футбольный мяч» за свою структуру). Графен представляет собой сверхтонкие (толщиной в один атом) слои из атомов углерода, связанные в гексагональную (состоящую из шестиугольников с общими сторонами) структуру. Как материал — новый и современный — он является самым тонким и одновременно самым прочным. Кроме того, он обладает проводящими свойствами, характерными для таких металлов, как медь. По теплопроводности он превосходит все известные на сегодняшний день материалы.

Двумерные слои графена почти прозрачные, однако настолько плотные, что даже самые маленькие молекулы (например, одноатомные молекулы благородного газа гелия) не могут пройти сквозь слой.

Графен — еще одно проявление уникальных химических свойств углерода, благодаря которым, в частности, на нашей планете существует все живое.

Теоретическое исследование графена началось задолго до получения реальных образцов материала, поскольку графен является базой для построения трехмерного кристалла обычного графита. Однако получить графен экспериментально не удавалось. Интерес к нему возродился после открытия углеродных нанотрубок, представляющих собой фактически свернутый в цилиндр монослой.

Попытки получения графена, прикрепленного к другому материалу (ранее было показано теоретически, что свободную идеальную двумерную пленку получить невозможно из-за нестабильности относительно сворачивания или скручивания), начались с экспериментов, использующих простой карандаш, и продолжились с использованием атомно-силового микроскопа для механического удаления слоев графита, но не достигли успеха.

Однако в 2004 году Новоселов и Гейм опубликовали в журнале Science работу, где сообщалось о получении графена на подложке окисленного кремния. Таким образом, стабилизация двумерной плёнки достигалась благодаря наличию связи с тонким слоем диэлектрика SiO2.

Метод «отшелушивания» является довольно простым и гибким, поскольку позволяет работать со всеми слоистыми кристаллами, то есть теми материалами, которые представляются как слабо (по сравнению с силами в плоскости) связанные слои двумерных кристаллов. После этого ученым удалось таким же способом получить двумерные кристаллы BN, MoS2, NbSe2, Bi2Sr2CaCu2Ox.

Фактически открытие графена привело к созданию целого класса принципиально новых двумерных материалов с уникальными свойствами.

Квантовая физика развивает теорию таких объектов, а их практические применения обещают быть поистине впечатляющими. Материалы на основе графена могут перевернуть мир электроники: в частности, ученые предполагают, что графеновые транзисторы будут работать на порядки быстрее, чем современная кремниевая техника. Графен можно использовать для производства прозрачных сенсорных экранов, световых панелей или даже солнечных батарей. В смеси с пластиками графен дает возможность создавать композитные проводящие материалы, более устойчивые к действию высоких температур. Прочность графена позволяет конструировать новые механически устойчивые материалы, сверхтонкие, эластичные и легкие. В будущем из композитных материалов на основе графена, возможно, будут делать спутники, самолеты и автомобили.

Интересно, что в 2000 году Андре Гейм стал лауреатом Шнобелевской премии с формулировкой «За использование магнитов для подвешивания (левитации) лягушки». В научной среде ходят слухи, что после этих опытов лягушка выжила и даже дала потомство.

Эксперты из Thompson Reuters вновь не угадали лауреата Нобелевской премии.

Накануне они предполагали, что премией отметят астрономов, открывших противоречащий фундаментальному закону Хаббла феномен ускоряющегося расширения Вселенной, а также роль темной энергии в нем. Поэтому звонка от Нобелевского комитета могли ждать Сол Перлмуттер из Университета Калифорнии в Беркли, Адам Райес из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе и Брайан Шмидт из Австралийского национального университета. Вторым основным претендентом на премию считалась научная группа космического аппарата WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, NASA), предназначенного для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва в момент зарождения Вселенной. В качестве возможных лауреатов назывались Чарльз Беннет (NASA и Университет Джона Хопкинса, Мэриленд), а также Лиман Пейдж и Дэвид Шпергель из Принстонского университета (Нью-Джерси). Последние в этом году стали лауреатами молодой, но довольно престижной премии Шоу по астрономии.

Среди отечественных деятелей науки и культуры самыми успешными в плане получения Нобелевских премий являются именно физики.

Они получали столь престижную награду шесть раз, а всего лауреатами стали девять человек. В 1958 году премию получили Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк «за открытие и интерпретацию эффекта Черенкова». Через четыре года лауреатом стал Лев Ландау «за пионерские теории в области физики конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия». Еще через два года Нобелевский комитет отметил Николая Басова и Александра Прохорова «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на мазерно-лазерном принципе». В 1978 году Петр Капица получил награду «за основополагающие изобретения и открытия в области физики низких температур». В 2000 году лауреатом стал Жорес Алферов «за разработку полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокоскоростной и оптической электронике». И, наконец, последняя на данный момент российская Нобелевская премия досталась в 2003 году Алексею Абрикосову и Виталию Гинзбургу «за пионерский вклад в теорию сверхпроводимости и сверхтекучести».

Костя Новоселов – человек, который открыл графен

Костя Новоселов – профессор физики в Манчестерском университете, занимающийся физикой твердого тела.

В 2010 году ученый получил Нобелевскую премию за открытие графена. Самый молодой Нобелевский лауреат по физике – о политике, науке, искусстве и предстоящей публичной беседе с Борисом Акуниным, коорая состоится 7 декабря в King’s College.

Почему везде вы упоминаетесь как Костя, а не Константин?

— Просто так повелось. В лаборатории никому в голову не придет меня называть Константин, там я – Костя. Иметь два имени – непрактично. Соответствие полного имени и сокращенного для русскоязычных очевидно, а не.русскоязычным придется каждый раз объяснять. В лаборатории я Костя, в научных статьях я – доктор Костя Новоселов.

— Костя, чем именно вы сейчас занимаетесь?

— В последние годы это графен, другие двумерные материалы, их свойства и возможности их использования в реальных устройствах. С этими материалами интересные результаты получаются и в фундаментальной науке, и с точки зрения практического использования. Я занимаюсь и тем, и другим. Преимущество работы в английских университетах –  если честно делаешь свою работу и она приносит интересные научные результаты, заниматься ты можешь, по большому счету, чем угодно.

— Вы с Борисом Акуниным будете участвовать в мероприятии «Подслушанный разговор физика с лириком». Каков формат и как пришла идея?

 — Мы встретились на ланч с Борисом Акуниным, поговорили. И поняли, что есть круг вопросов, по которым у нас с ним совершенно разные точки зрения, и это можно обсудить публично. По формату это беседа с полемикой вокруг каких-то тем. Что выйдет в результате, предугадать не могу и не стал бы этого делать, дабы сохранить интригу. Одно скажу – за два часа предварительного общения нам было нескучно.

Вы не впервые участвуете в публичных дискуссиях подобного рода?

— Да, например, я участвовал в публичном разговоре с Дугласом Гордоном на Международном фестивале искусств в Манчестере в 2015 году.

— Какие темы вы будете обсуждать с Акуниным?

— Вероятнее всего, это будут вопросы взаимного влияния науки и политики, экономики, искусства, этики. Как раз в нашей предварительной беседе с Акуниным мы много обсуждали этику в науке.

 

— Каким образом политика и сегодняшняя политическая обстановка на нашем острове влияет на науку и наоборот?

— Ученые предпочли бы не являться гражданами никакой страны или разделять эти две сущности, гражданин и ученый. Но это невозможно. И политика на нас влияет. Так, сегодняшний вектор на выход Британии из ЕС – шаг в неизвестность. Было бы глупо исключать Британию из всех научных коллабораций и совместных проектов. И европейское научное сообщество, наверное, хотело бы нас сохранить как участников, но уверенности в этом нет. Потому что Британия, хотя и заслуженно, отъедает огромную часть европейского бюджета на науку. После оглашения результатов референдума Великобритания официально заявила, что будет и дальше поддерживать все договоренности с Европой в рамках научной деятельности. Заявление хорошее, но тревога остается. Уже сейчас понятно, что дыры в нашем бюджете нужно как-то закрывать. Обычно в первую очередь деньги берут из средств на науку. Мы в Институте графена пытаемся искать пути защиты существующих проектов с финансовой точки зрения. Моя лаборатория до последнего времени почти не финансировалась из национального бюджета, в основном из Европы и США. Сейчас приходится переориентироваться на британские и американские деньги.

— По версии агентства Thompson Reuters, в 2014-м вы вошли в рейтинг самых влиятельных ученых в мире. Получается влиять на политические решения в отношении науки внутри страны?

 — Я могу некоторым образом участвовать в этом процессе как член Британского Королевского научного общества. Мы пытаемся влиять на политические решения в масштабах страны. Но проблем у государства сейчас столько, что науку неизбежно отодвинут на задний план.

— Вы занимаетесь не только наукой, но и искусством. В «Подслушанном разговоре» вы будете выступать от лица Новоселова-физика или Новоселова-художника тоже?

 — Я буду участвовать в этом разговоре как Костя Новоселов, у которого есть много интересов. Моя основная ипостась все же – ученый. Хотя были очень интересные проекты в области искусства. Например, с Корнелией Паркер. Для создания пускового прибора для ее метеоритного фейерверка использовался графит, который я экстрагировал из рисунков Блэйка. Есть опыт работы с разными современными художниками в основном положительный и взаимно обогащающий.

 

— А еще вы занимаетесь китайской живописью…

 — Да, я рисую, или пытаюсь рисовать, в технике китайской живописи. Получаю от этого как большое удовольствие, так порой и разочарования. То, что некоторые мои картины продаются, возможно, лишь случайное стечение обстоятельств. Единственные люди, которым я тут могу доверять, – это я сам и мой китайский учитель рисования. Очень горд, что у меня есть работы, которые ему нравятся.

— Художник и ученый – радикально отличающиеся подходы к исследованию реальности. Как вам их удается совмещать?

 — Китайскую живопись я выбрал не случайно и по тем же самым причинам, почему выбрал то направление в физике, которым занимаюсь. Картина пишется тушью, и в этой технике она должна быть сделана на одном дыхании. Переделать ее нельзя. Этим достигается передача эмоционального состояния, в котором ты находишься в момент рисования. Мой учитель, обмакнув кисть один раз, затем размочив разные ее участки водой до определенной концентрации, рисует всю картину целиком. Мне нравится, что нужно успеть нарисовать, пока ты находишься в конкретном душевном состоянии, чтобы его перенести на картину. И техническая сторона навыка владения кистью, когда есть лишь одна попытка и ничего нельзя переделать, меня вдохновляла. Я очень хорошо владею руками, могу в лаборатории сам сделать то, что ни один студент повторить не сумеет. Я в любой момент могу отойти от своего рабочего компьютера к столу для рисования и за пятнадцать минут написать картину. В той области физики, которой я занимаюсь, есть возможность прийти в лабораторию с идеей и самому полностью воплотить ее в жизнь – тоже за относительно короткое время. От создания образца из исследуемого материала вплоть до окончательной сборки устройства на его основе и измерения параметров того, что получилось. На любом этапе ответственен за результат именно я. В физике высоких энергий, например, коллайдеры, любые результаты возможно получить только благодаря совместной работе многих ученых, порой тысячи человек, у каждого из которых своя зона ответственности. Для меня это вопросы одного порядка: что приводит к созданию хорошего произведения искусства художником и что приводит к совершению ученым открытия. Я – физик, очень рациональный человек, и в метафизику не верю.

— Как вам пришло в голову использовать скотч для получения графена? Откуда берется видение, какой путь выбрать, чтобы получить научный прорыв?

 — Тут многих ждет разочарование. Когда мы с Андреем Геймом (моим научным руководителем, хорошим другом) переехали в Манчестер, у нас была пустая лаборатория и направление деятельности, уже приносящее научные результаты. Нужно было искать что-то новое. Андрей установил правило «пятничных экспериментов»: мы должны были ставить вопрос из другой области физики, которым раньше ученые, этим занимающиеся, не задавались. Одним из таких вопросов был – возможно ли сделать транзистор из графита. Для этого нужна была очень тонкая пленка из этого материала. Мы купили кусок дорогущего графита и отдали студенту отполировать его до минимальной толщины. А он его сточил в пыль.

В это же время в соседней лаборатории запускался в работу туннельный микроскоп. И в этой работе стандартным объектом наблюдения тоже был графит, потому что его поверхность просто сделать абсолютно плоской и при этом легко очистить от любых посторонних частиц – пыли, микрокапель воды, жиров – просто приклеив скотч и затем оторвав его от поверхности.

В тот день нас озарило, как это можно использовать. Первый же вытащенный из мусорного ведра кусок скотча с остатками графита через час уже стал образцом, выдавшим результат. До графена было еще далеко, но первый шаг к его получению мы сделали. Практически случайно. Через год, уже более сложным способом, мы его получили. Можно провести много экспериментов и объяснить какое-то явление. Но это не значит, что в результате мы придем к научному открытию.

— Получается, рисуя картины, вы ставите эксперимент?

— Хотелось бы смотреть на это как на эксперимент, но нет воспроизводимости. Ни одну из своих удачных картин повторить мне не удалось. Расскажу об одной их них. В китайской живописи есть четыре базовых элемента, которые надо научиться рисовать – бамбук, цветение вишни, лотос и орхидея. Я довольно долго тренировался в этом, мой учитель ухмылялся, поправлял. В какой-то момент мне это наскучило, и я нарисовал обычный велосипед. Учитель, увидев его, воскликнул: «Ну наконец ты нарисовал что-то по-настоящему китайское!» Это была первая картина, которую у меня купили. Мне захотелось иметь копию, и я многократно пытался ее воспроизвести. Оказалось, просто иметь хороший навык для этого недостаточно. Возможно, я – плохой художник. Но, наблюдая, как мой учитель рисует, в конце концов я увидел, что у него происходит то же самое. Все его картины отличаются между собой. Не могу это объяснить с рациональной точки зрения. Но и продолжать пытаться воспроизводить свои удачные картины больше не буду, потому что это бесполезно. В науке ты понимаешь, какие параметры как влияют на поведение объекта или системы, поэтому результат правильно выполненного эксперимента воспроизводим. Что нужно изменять, чтобы понять влияние душевного состояния на то, будет ли картина удачной, я не знаю. Нужно сходить выпить кофе или выпить пива? Нужно поругаться со студентом или наоборот? Я не знаю ответа. Мне как физику всегда интересно свести описание поведения объекта к элегантной в своей простоте формуле. Китайцы – мастера в передаче эмоции сочетанием пустоты и нескольких линий. И интересно понять, каков минимальный набор цветов, линий, форм, которым можно это осуществить. Этим китайская живопись, на мой взгляд, схожа с экспериментальной физикой. Живопись минималистичная, а ощущения создаются у зрителя такие, как если бы он смотрел на картину классического художника.

— Предстоящая беседа с Борисом Акуниным – это тоже эксперимент?

 — Это эксперимент лично для меня, но не спланированный. Эта беседа не есть что-то подготовленное и с заранее предполагаемыми результатами. Акунин безусловно очень интересный собеседник, и мы будем тестировать новую систему – взаимодействие Акунина и меня.

Беседовала Мария Акопова

Фото предоставлены организаторами встречи, Bird&Carrot 

Все картины, использованные в даной публикации, кисти доктора Кости Новоселова

_______________________________________________________________________________________

Физик Костя Новоселов встретится с писателем Борисом Акуниным 7 декабря в 19:00 в King’s College в рамках проекта «Подслушанный разговор» 

Борис Акунин: «Жизнь на 99% состоит из суетливой и малозначительной ерунды»

Я действительно не выношу хамства. Не потому что я такой нежный, а потому что хамство – главная беда России…

__________________________________________________________________________________________

Константин Новосёлов: «Главное правило – не следовать правилам» — Новости

Каково быть нобелевским лауреатом, каждый решает сам. Константин с большой иронией относится к тому, что его портрет висит в родной школе в Нижнем Тагиле.

– У меня была установка, что я первые пять лет не меняю в своей жизни ничего. Дом, машина, офис – всё остаётся прежним. Кроме того, в своих докладах не упоминаю и не представляю данные, которые получил до Нобелевской премии. Рассказываю только то, что сделал после. Основная проблема получения премии в том, что к тебе проявляют повышенное внимание там, где тебе этого не нужно.

Накануне встречи нобелевский лауреат выкроил время, чтобы посетить Музей Бориса Ельцина, и остался впечатлен его экспозицией.

– Правда, впечатляет. Это музей, действительно, очень-очень высокого класса. Он профессионально сделан. Я не ожидал, что это будет настолько интересно. Тут и личность Бориса Николаевича, и структура музея – всё вносит свою лепту. Впечатления самые лучшие.

– Вас называют самым молодым нобелевским лауреатом, и в 90-е вы были совсем молодым человеком. Какой для вас была эта эпоха?

– Безумно насыщенное время. Количество событий, сконцентрированных в это десятилетие, можно растянуть на иной век. Тот набор опыта, что мы получили в эти годы, движет нами до сих пор. И в хорошем, и в плохом смысле. Эти воспоминания полезны и ценны. И, конечно, об этом забывать нельзя.

– Вы принимали участие в московских событиях 1993 года. В тот момент они воспринимались вами как глобальные исторические события?

– Мы были на баррикадах, и в тот момент было ощущение важности происходящего, но и лично у меня осталось ощущение манипуляции. Это то, чего тогда хотелось бы избежать. Все понимали, насколько важно взаимодействие власти и народа, насколько оно нелинейно и неоднозначно.

– Чем для вас является успех?

– У меня есть свои критерии. Любимая работа. Кроме того, я немного занимаюсь живописью. Любой прогресс, любое самое маленькое научное открытие – для меня это огромный успех. Или картина, которая получилась, когда не ждешь. Вот так вдруг из-под кисти выходит стоящая работа. Пусть даже самая маленькая, но для меня – это успех.

– Есть правило жизни, которому вы стараетесь следовать?

– Самое главное правило жизни, которое я для себя вывел – это не следовать никаким правилам. Нельзя идти проторенной дорогой, ничего нового вы не добьетесь. Не следуйте правилам, делайте то, что вам интересно.

Константин Новоселов: «Нобель» за графен

В 2004 году русские ученые, работающие в Манчестерском центре междисциплинарных исследований и нанотехнологий, открыли новую форму углерода — графен. А в 2010 году Нобелевский комитет присудил Константину Новоселову и Андрею Гейму премию за это открытие в области физики.

Сегодня графену посвящено несметное количество научных работ – кажется, этот сверхтонкий материал произведет настоящую революцию в мире техники: микропроцессоры, которые будут делать на его основе, будут работать во много раз быстрее нынешних кремниевых.

Уроженец Нижнего Тагила Константин Новоселов – самый молодой нобелевский лауреат по физике за последние 70 лет. Он окончил с отличием факультет физической и квантовой электроники МФТИ по специализации «наноэлектроника» и поступил на работу в Институт проблем технологии микроэлектроники РАН в Черноголовке. В то время там работал еще один выпустник МФТИ – Андрей Гейм. В 1999-м Константин перебрался в Нидерланды и стал аспирантом Андрея Гейма в Университете Неймегена, в лаборатории сильных магнитных полей. Здесь же он встретил свою будущую жену Ирину, которая работала в местной фирме и делала эксперименты в соседней лаборатории. С 2001 года он живет с женой в Англии и работает в Манчестерском центре междисциплинарных исследований и нанотехнологий в группе профессора Андрея Гейма. Хотя ученые долго и целенаправленно шли к созданию графена, идея простого способа его получения пришла случайно. Для очистки поверхности графитовых кристаллов их обклеивали скотчем, потом его срывали и выбрасывали. На скотче оставался слой графита, а у графитового кристалла появлялась идеально гладкая поверхность – ее-то и исследовали, а Гейма и Новоселова заинтересовал скотч и то, что на нем оставалось. Склеивая и разлепляя скотч с графитом, ученые получили слой графита толщиной в один атом… И прозвище garbagescientists – «мусорные ученые». Первые результаты открытия были опубликованы шесть лет назад в журнале Science.

– В октябре 2010 года вы получили Нобелевскую премию за открытие двумерного материала графена. Эйфорию до сих пор ощущаете?
– Я стараюсь забыть об этом, а поздравления только мешают. Открытие ведь было сделано на самом деле уже 6 лет назад, сейчас мне интересны новые проекты. А потому я стараюсь давать как можно меньше интервью, не выезжаю на конференции, в общем, продолжаю работать в лаборатории. Я научился говорить «нет», иначе пришлось бы проводить время в разъездах и рассказывать о том, что уже произошло, вместо того чтобы двигаться вперед.

– В вашей лаборатории работает много русских. Это свидетельство превосходства российской системы образования над английской?
– Конечно, нет. Вы, наверное, читали список профессоров, а тут действительно как-то исторически сложилось. Но среди студентов русские ребята, конечно, выделяются, но у них сильные конкуренты – у нас обучаются таланты со всего мира. Сравнивать системы образования я не могу, потому что не преподаю в Англии. К тому же я выпускник Московского физико-технического института, где обучение в принципе отличается от системы в других вузах. Оно более приближено к тому, как работают западные учебные заведения – у студентов есть возможность общаться с учеными практически с первого курса, а при желании они могут быть вовлечены в исследовательскую работу уже после второго-третьего курса.

– Открытие графена произошло случайно, хотя ничего в этой жизни не происходит случайно.
– Как правило, ученый только в ретроспективе может сказать, что произошло открытие. А когда вы работаете, то идут эксперименты один за одним, и в какой-то момент у вас есть тот результат, который кто-то другой, возможно, сочтет за открытие, а для вас это рядовой результат. Считалось, что получить материал со свойствами графена невозможно. Лев Ландау и Рудольф Пайерлс считали, что силы взаимодействия между атомами должны смять такие материалы в гармошку или свернуть в трубочку. Однако нам удалось получить такой материал. Мы прилепляли скотч к графиту, затем его сдирали и отбирали под микроскопом мельчайшие частицы. В результате получился графен. На сегодня это самый прочный из созданных людьми материалов. Он также сверхтонкий и обладает проводимостью лучшей, чем медь.

Беседовала Елена Рагожина.

Полный текст читайте в январском номере журнала «Новый стиль»

Ученые и изобретатели России — Новоселов Константин Сергеевич

Номинирован пользователем Aleksey

Физика

всего голосов

14


День рождения: 23 августа 1974 г.

Место рождения: г. Нижний Тагил, СССР

Деятельность и интересы: квантовая электроника, нанотехнологии, микроэлектроника, мезоскопическая физика, философия

Жена Новоселова Ирина — ученый, микробиолог, кандидат наук. Они познакомились в Нидерландах, а в 2009 году у Новоселовых родились двойняшки, девочка и девочка. Еще факты

Открытия

Автор ряда исследований в области физики низких температур и магнитных полей.

Автор экспериментальных работ в микроскопической физике парамагнетиков и ферромагнетиков.

Совместно с Андреем Геймом открыл новую аллотропную модификацию углерода — графен. Это практически прозрачное вещество обладает уникальной прочностью и электропроводимостью. Ожидается, что графен, после налаживания промышленного производства, произведет революцию в микроэлектронике. Сменив кремний, графен позволит сделать многочисленные гаджеты и дивайсы компактнее, легче и быстрее.

Биография

Российский физик, профессор, автор более 60 научных работ, лауреат премий Николаса Курти, «Еврофизика» и Нобелевской премии по физике (2010) за передовые опыты с графеном. Самый молодой из ныне живущих нобелевских лауреатов.

Родился в Нижнем Тагиле, в семье инженера и школьной учительницы, в 1997 году закончил факультет физической и квантовой электроники МФТИ по специальности «наноэлектроника». Работал в Черноголовке, в Институте проблем технологии микроэлектроники РАН, в 1999 году переехал в Нидерланды, где стал аспирантом Андрея Гейма в университете Нейгемена. С 2001 года работает в Манчестерском университете, занимается исследованиями в области нанотехнологий и мезоскопической физики (один из разделов физики конденсированных сред).

Автор, вместе со своим научным руководителем Андреем Геймом, множества инновационных экспериментов. В 2004 году ученые получили экспериментальное подтверждение возможности синтеза графена — углеродной пленки толщиной в один атом, обладающей уникальной прочностью, за что и получили Нобелевскую премию. Доктор философских наук, член Королевского научного общества Манчестерского университета. Публикуется, кроме узкопрофильных изданий, в научных журналах Nature и Science.

Нобелевский лауреат по физике Новоселов вошел в набсовет Университета Иннополис / Интерфакс

«В составе главного коллегиального органа управления российского ИТ-вуза ученый поможет с определением наиболее перспективных направлений в научно-исследовательской деятельности, что позволит университету расширить фокус фундаментальных и прикладных исследований в различных междисциплинарных проектах таких, как изучение новых материалов с использованием искусственного интеллекта», — говорится в пресс-релизе.

Константин Новоселов — нобелевский лауреат по физике, открыл метод получения графена — самого прочного материала на Земле толщиной в один атом. Автор более 400 научных статей, индекс Хирша — более 130. По версии аналитического агентства Thomson Reuters Новоселов входит в число самых цитируемых ученых мира.

Новоселов заявил, что рад за предоставленную возможность оказать влияние на развитие молодого быстрорастущего университета.

«Университет Иннополис уже работает над множеством перспективных направлений, как робототехника, блокчейн и близкая мне тема поиска новых материалов с использованием ИИ. Рад, что мне представилась возможность оказать влияние на развитие молодого быстрорастущего университета. Уверен, что приложенные общие усилия позволят быстрее и эффективнее достичь поставленных целей и дадут ощутимую отдачу как в области теоретических исследований, так и в прикладных проектах», — цитирует ученого пресс-служба университета.

Заместитель премьер-министра Республики Татарстан Роман Шайхутдинов считает, что вхождение в состав наблюдательного совета Университета Иннополис одного из сильнейших мировых ученых может дать новый толчок развитию ИТ-вуза и российской науки в целом.

«Благодарю Константина Сергеевича за интерес к развитию Университета Иннополис и готовность в составе управляющей команды ИТ-вуза координировать направления развития проектов мирового уровня», — приводит слова Шайхутдинова пресс-служба вуза.

Директор ИТ-вуза Кирилл Семенихин же уверен, что Новоселов окажет ощутимое позитивное влияние на развитии всей российской высшей школы.

Университет Иннополис специализируется на образовании, исследованиях и разработках в области информационных технологий и робототехники. Российский ИТ-вуз сотрудничает с 52 академическими партнерами из 26 стран и 194 индустриальными партнерами. В портфеле университета — 71 научно-исследовательский проект для компаний Газпром, Аэрофлот, Камаз, Норникель, Россети, РусГидро, Северсталь и др. В Университете учатся 882 студента из 44 стран, занимаются исследованиями и преподают 263 научно-педагогических сотрудника из 24 стран с опытом работы в ведущих зарубежных вузах и компаниях мировой ИТ-индустрии: Samsung Research, Intel, Magna International, ООН.

Одно из перспективных исследовательских направлений Иннополиса — разработка цифровой платформы автоматизированного поиска и синтезирования новых материалов с заданными свойствами с применением технологий искусственного интеллекта. В рамках этого проекта российский ИТ-вуз сотрудничает с экспертами Национального университета Сингапура, Института технологий Шаффхаузена и НИУ ВШЭ.

Читайте «Интерфакс-Образование» в «Facebook», «ВКонтакте», «Яндекс.Дзен» и «Twitter»

Исследователи графена Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию по физике. низкотехнологичные средства. Андре Гейм и Константин Новоселов из Манчестерского университета в Англии разделили приз за свою работу по созданию и характеристике материала, представляющего собой слой углерода толщиной в один атом, напоминающий наноразмерную куриную сетку.Новые лауреаты по физике были объявлены 5 октября в Шведской королевской академии наук в Стокгольме.

Новоселов был постдокторантом, работавшим с Геймом в 2004 году, когда исследователи обнаружили, что они могут делать атомарно тонкие пластины углерода, многократно раскалывая графит — по сути карандашный грифель — с помощью клейкой ленты. По данным Thomson Reuters Web of Science, их статья 2004 года Science , описывающая материал и его электрические свойства, уже цитировалась более 3000 раз.

«Я не ожидал Нобелевской премии в этом году», — сказал 51-летний Гейм, когда Нобелевский комитет позвонил ему домой по телефону. Гейм сказал, что Нобелевская премия не изменит его мировоззрения даже на день — он сказал, что собирается приступить к работе и закончить кое-какие работы. «Попробую по-прежнему ковыряться, — сказал Гейм. Однако он будет иметь немного больше денег, чем раньше; приз включает в себя награду в размере 10 миллионов шведских крон, что составляет около 1,5 миллиона долларов США.

Нобелевский комитет заявил, что 36-летний Новоселов является самым молодым лауреатом в области физики с 1973 года, когда Брайан Д.Джозефсон, которому тогда было 33 года, разделил приз за свою работу о протекании тока между двумя сверхпроводниками, разделенными изолятором — явление, известное теперь как эффект Джозефсона.

Графен прозрачен, гибок и прочен, он проводит электричество, что делает его привлекательным материалом для ряда электронных приложений. Удивительно, но электроны движутся по его двумерной структуре гораздо легче, чем по обычным проводникам, словно невесомые. Графен уже использовался для изготовления высокоскоростных транзисторов, а гибкие, долговечные проводящие сенсорные экраны — лишь одно из крупномасштабных применений, которое может появиться в ближайшем будущем, если удастся разработать эффективные средства массового производства.

Во время вручения Нобелевской премии физик Пер Делсинг из Технологического университета Чалмерса в Гетеборге, Швеция, объяснил, что гипотетический гамак площадью один квадратный метр, сделанный из графена, будет достаточно прочным, чтобы выдержать четырехкилограммовую кошку. Сам гамак толщиной всего в один атом будет весить примерно один миллиграмм — примерно столько же, сколько один из кошачьих усов.

Агентство Thomson Reuters, ежегодно публикующее прогнозы на получение Нобелевской премии, назвало Гейма и Новоселова претендентами на эту награду в 2008 году. Но Нобелевская премия этого года — не первый раз, когда Гейму хвалят за его работу. Он разделил Шнобелевскую премию 2000 года — своего рода пародию на Нобелевские премии, присуждаемые за забавные или необычные исследования — с коллегой-физиком Майклом Берри из Бристольского университета в Англии за их исследования левитации ряда объектов, включая живую лягушку. , с магнитами.

Эксперименты с графеном получили Нобелевскую премию



Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию 2010 года Андре Гейму и Константину Новоселову из Манчестерского университета в Соединенном Королевстве за «новаторские эксперименты» с графеном.В статье, опубликованной в журнале Science в октябре 2004 года, Гейм и Новоселов объявили, что им впервые удалось создать слой атомов углерода толщиной в один атом.

Замечательные характеристики графена открывают огромные перспективы для будущих приложений. Это одновременно самый тонкий материал из когда-либо созданных и прочнее самой прочной в мире стали. По данным Шведской королевской академии наук: «В наш гамак длиной 1 м 2 , привязанный между двумя деревьями, можно положить груз весом около 4 кг, прежде чем он сломается.Таким образом, должно быть возможно сделать почти невидимый гамак из графена, который мог бы удерживать кошку, не ломаясь».

Несмотря на свою силу, он остается гибким. Это такой же хороший электрический проводник, как медь, и лучше проводит тепло, чем любой другой материал. Он почти полностью прозрачен, а его гексагональная молекулярная структура настолько плотна, что сквозь него не может пройти даже гелий.

Считается, что графен может стать ключом ко многим будущим технологиям, от прозрачных сенсорных экранов и солнечных панелей до прочных композитных материалов и предполагаемого космического лифта.

Ученые годами пытались изолировать такую ​​молекулу углерода из-за ее удивительных теоретических структурных и электрических свойств. Однако все потерпели неудачу в своих попытках. Многие сдались, полагая, что такой тонкий лист углерода никак не может быть стабильным при комнатных температурах.

Методика Гейма и Новоселова была столь же новой, сколь и простой. Они наклеили кусок скотча на кусок графита и сняли тонкий слой. После неоднократных попыток им удалось выделить плоский лист углерода толщиной в один атом — долгожданный образец графена.

«Мы просто стараемся быть любопытными во всем и, самое главное, получать удовольствие. Итак, Андре ввел эту привычку экспериментировать в пятницу вечером, когда вы просто делаете сумасшедшие вещи, а затем некоторые из них иногда выходят, иногда нет, и в основном графен тоже был одним из таких», — сказал Новоселов в записанном на пленку интервью.

«Моя работа — это мое хобби. Так что некоторые люди назвали бы меня трудоголиком; я этого не считаю. Я просто так люблю свою работу, что это мое настоящее хобби», — сказал Гейм в записанном на пленку интервью.

За шесть лет, прошедших с тех пор, как команда опубликовала свою статью, графен стал одной из самых популярных областей исследований в области конденсированных сред. По оценкам, в 2010 году было опубликовано более 2500 научных статей о графене. В прошлом году на мартовском заседании APS были представлены сотни тезисов по этому вопросу и было проведено девятнадцать специальных фокус-сессий по графену.

Гейм родился в Сочи, Россия, в 1958 году. В 1987 году защитил кандидатскую диссертацию в Институте физики твердого тела Российской академии наук.Новоселов родился в Нижнем Тагиле, Россия, в 1974 году. Он получил докторскую степень в Университете Радбауд в Неймегене в Нидерландах.

Премия Гейма также знаменует собой первый случай, когда человек получил одновременно Шнобелевскую премию и Нобелевскую премию. Летопись невероятных исследований присуждает Шнобелевские премии глупым, но законным научным исследованиям. Гейм получил Шнобелевскую премию по физике в 2000 году за работу по диамагнитной левитации, когда он подвешивал лягушек в воздухе с помощью магнитных полей. Помещение лягушки в магнитное поле было еще одним экспериментом в пятницу вечером.

«Чудо-материал»: как графен изменит мир

В 2010 году Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике «за новаторские эксперименты с двумерным материалом графеном». Константин Новоселов примет участие в 69-й -й встрече лауреатов Нобелевской премии в Линдау следующим летом. Узнайте больше о многих способах, которыми «чудо-материал» графен может улучшить нашу жизнь, и о том, какие препятствия необходимо преодолеть для этого.

«Чудо-материал»

С момента создания в 2004 году группой исследователей из Манчестерского университета под руководством Андрея Гейма и Константина Новоселова графен стал одним из самых многообещающих наноматериалов благодаря своему уникальному сочетанию свойств. До революционного открытия ученые думали, что двумерные кристаллические материалы не могут существовать из-за термодинамической нестабильности. Примечательно, что с помощью обычного скотча Гейму и Новоселову удалось изолировать однослойный графен от куска графита. По сей день механическое расслоение является самым простым способом производства чешуек графена, хотя более поздние методы позволяют получать графен с меньшим количеством примесей. За свою работу Гейм и Новоселов были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010 году.

Андрей Гейм и Константин Новоселов, лауреаты Нобелевской премии по физике 2010 года, фото для серии «Нобелевские лауреаты в портретах». © Peter Значок/опечатки 1 в кооперативе. с Нобелевским лауреатом Линдау Встречи

Сотовая решетка из одного слоя атомов углерода звучит хрупко; однако графен определенно не подходит под это описание.Это не только самый тонкий материал (0,345 нанометра), но и самый прочный — в 200 раз прочнее стали. На этом замечательные механические свойства графена не заканчиваются. Например, графен также эластичен и легок (0,77 миллиграмма на квадратный метр), а это значит, что вам понадобится всего один грамм графена, чтобы покрыть все футбольное поле. Таким образом, графен может стать незаменимым компонентом в композитах или покрытиях для всего, от самолетов и космических кораблей до зданий.

Графен также является отличным электрическим и тепловым проводником благодаря своей кристаллической и ленточной структуре. Даже при комнатной температуре «чудо-материал» представляет собой полуметалл с нулевым перекрытием и замечательной подвижностью электронов. Это делает его многообещающим материалом для гибкой электроники, солнечных элементов, аккумуляторов и высокоскоростных транзисторов, которые имеют очень практическое применение.

Вот лишь несколько способов, которыми исследователи со всего мира планируют использовать графен, чтобы обогатить и улучшить нашу жизнь.

Графен обладает замечательными свойствами: это не только самый тонкий, но и самый прочный материал, он эластичен и легок, является отличным проводником электричества и тепла. © iStock/BONNINSTUDIO

Энергия

Графен готов стать центральным компонентом энергетической инфраструктуры. Например, одно важное приложение — это то, с чем вы, вероятно, взаимодействуете ежедневно: ваш телефон. Исследователи из Северо-Западного университета экспериментировали с электродами на основе графена для литий-ионных аккумуляторов, которые могли бы позволить телефонам удерживать заряд в десять раз дольше и заряжаться в десять раз быстрее, чем современные технологии. В другом месте, в Австралии, исследователи из Университета RMIT разработали электрод на основе графена для суперконденсаторов, который может увеличить текущее накопление солнечной энергии на поразительные 3000%. Кстати говоря, поскольку он переносит заряд намного быстрее, чем большинство других материалов, графен также может стать незаменимым материалом для ультратонких, гибких и недорогих солнечных элементов (после того, как будет решена проблема короткого времени жизни графена). Многофункциональные графеновые маты также могут оказаться полезными для каталитических систем топливных элементов.

Электроника

Многие считают, что графен заменит кремний в компьютерных чипах, поскольку заряд может проходить через двумерный материал быстрее, чем через кремний. По оценкам, графен однажды может обеспечить терагерцовые вычисления — компьютеры, которые в 1000 раз быстрее, чем сегодня. Однако для того, чтобы графен можно было использовать в транзисторах, его нужно легировать примесями, потому что у него нет необходимой ширины запрещенной зоны — он слишком хорош в качестве проводника в чистом виде. Другие исследовательские группы думают о приложении магнитного поля к графеновым лентам, чтобы изменить сопротивление тока, протекающего через них.Подобно клапану, контролирующему поток воды через трубу, транзисторы действуют как выключатели для включения и выключения электричества. Хотя графеновый транзистор еще не готов, исследовательские группы по всему миру стремятся к этой цели, так что переизобретение вычислений может быть лишь вопросом времени.

 

Австралийские исследователи разработали электрод на основе графена для суперконденсаторов, который может увеличить текущее накопление солнечной энергии на поразительные 3000%. © Графен Флагман.

Окружающая среда

Сегодня каждый девятый человек не имеет доступа к безопасной воде и каждый третий человек не имеет доступа к туалету.Чтобы восполнить пробел, ученые из австралийского исследовательского центра CSIRO использовали графен для создания простой системы фильтрации, которая позволяет молекулам воды проходить через наноканалы на поверхности мембраны, останавливая при этом загрязняющие вещества с более крупными молекулами. Между тем исследователи из Массачусетского технологического института говорят , что графен может обеспечить революционный способ превращения соленой воды в чистую питьевую воду.

В 2013 году китайские исследователи объявили, что разработали самый легкий материал из когда-либо существовавших — губчатый материал, полученный путем сплавления лиофилизированного углерода с оксидом графена.Губка на основе графена, получившая название Graphene Aerogel, весит всего 0,16 миллиграмма на кубический сантиметр и способна поглощать масло в количестве, в 900 раз превышающем его собственный вес. В будущем такие губки могут оказаться незаменимыми для очистки разливов нефти.

 

Взгляд в будущее

Вся эта шумиха оправдана? Свойства графена действительно замечательны и универсальны, но все еще есть некоторые проблемы, которые необходимо решить, прежде чем материал войдет в жизнь потребителей. Скорость прогресса, на которую может рассчитывать технология на основе графена, напрямую связана с производством. Для некоторых приложений требуется однослойный графен с как можно меньшим количеством примесей, но в настоящее время наиболее эффективные методы (механическое расслоение и химическое осаждение из паровой фазы) недостаточно рентабельны, чтобы их можно было масштабировать. Тем не менее, производство графеновых чешуек (многослойных или многослойных) начало развиваться, а это означает, что менее требовательные приложения могут вскоре вывести на рынок свои продукты на основе графена во все большем количестве.

Хотя с момента первого выделения графена прошло пятнадцать лет, этот материал все еще находится в «детском возрасте». Большинство компонентов вашего смартфона, от микропроцессора до сенсорного экрана, были впервые изобретены в 1960-х годах или ранее, но потребовалось много десятилетий, прежде чем технология стала достаточно зрелой, чтобы перейти на потребительский рынок. Во многих отношениях исследования графена развиваются с поразительной скоростью по сравнению с другими новыми материалами. Например, в настоящее время насчитывается около 60 000 патентов, связанных с графеном, половина из которых была подана за последние три года.

Инвестиции в исследования и разработки графена также находятся на экспоненциальной кривой. Например, Европейская комиссия запустила инициативу Graphene Flagship, целью которой является объединение «академических и промышленных исследователей, чтобы перенести графен из области академических лабораторий в европейское общество в течение 10 лет». Консорциум с бюджетом в 1 миллиард евро состоит из более чем 150 академических и промышленных исследовательских групп в 23 странах.

Хотя графен все еще намного опережает свое время, есть основания полагать, что не пройдет много времени, прежде чем он изменит почти все отрасли промышленности.

Мы все должны быть в восторге от будущего, во главе которого стоит графен.

Дополнительная информация: Графен станет главной темой научного завтрака на 69-м -м собрании лауреатов Нобелевской премии в Линдау; эта программная сессия будет организована флагманом графена, крупнейшей исследовательской инициативой в Европе.

Графен и другие двумерные материалы

  • 1.

    Новоселов К.С., Гейм А.К., Морозов С.В., Цзян Д., Ю.Чжан, С.В. Дубонос, И.В. Григорьева, А.А. Фирсов, Эффект электрического поля в атомарно тонких углеродных пленках, Science 306(5696), 666 (2004)

    Статья Google Scholar

  • 2.

    Гейм А.К., Новоселов К.С. Возникновение графена. Нац. Мать . 6(3), 183 (2007)

    АДС Google Scholar

  • 3.

    А. Х. Кастро Нето, Ф. Гвинея, Н.М. Р. Перес, К. С. Новоселов, А. К. Гейм, Электронные свойства графена, Rev. Mod. Физ . 81(1), 109 (2009)

    АДС Google Scholar

  • 4.

    Новоселов К.С., Фалько В.И., Коломбо Л., Геллерт П.Р., Шваб М.Г., Ким К. Дорожная карта для графена. Google Scholar

  • 5.

    А. К. Феррари, Ф.Бонаккорсо, В. Фалько, К. С. Новоселов, С. Рош и др., Дорожная карта науки и техники для графена, родственных двумерных кристаллов и гибридных систем, Nanoscale 7(11), 4598 (2015)

    ADS Google Scholar

  • 6.

    Р. С. Чжан и Дж. В. Цзян, Искусство проектирования углеродных аллотропов, Front. Физ . 14, 13401 (2019)

    Google Scholar

  • 7.

    М. Ху, Н. Чжан, Г. Шань, Дж. Гао, Дж. Лю и Р. К. Ю. Ли, Двумерные материалы: новый набор инструментов для создания ультратонких высокоэффективных микроволновых экранов и поглотителей, Front. Физ . 13(4), 138113 (2018)

    Google Scholar

  • 8.

    R. Wang, X. Ren, Z. Yan, L. J. Jiang, W. E. I. Sha и G. C. Shan, Функциональные устройства на основе графена: краткий обзор, Front. Физ . 14, 13603 (2019)

    Google Scholar

  • 9.

    X. Ган и др., Двумерные оптические модуляторы на основе материалов, Front. Физ . doi: 10.1007/s11467-018-0840-9

  • 10.

    Новоселов К.С., Цзян Д., Щедин Ф., Бут Т.Дж., Хоткевич В.В., Морозов С.В., Гейм А.К. Двумерные атомные кристаллы. Натл. акад. науч. США 102(30), 10451 (2005)

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

  • 11.

    А. Х. Нето, К. Новоселов, Новые направления в науке и технике: Двумерные кристаллы, Доклад.прог. Физ . 74(8), 082501 (2011)

    АДС Google Scholar

  • 12.

    Ю. Цао, А. Мищенко, Г. Ю., Э. Хестанова, А. П. Руни, Э. Престат, А. В. Кретинин, П. Блейк, М. Б. Шалом, К. Вудс, Дж. Чепмен, Г. Балакришнан, И. В. Григорьева, К. С. Новоселов, Б. А. Пиот, М. Потемский, К. Ватанабэ, Т. Танигути, С. Дж. Хей, А. К. Гейм, Р. В. Горбачев, Качественные гетероструктуры из нестабильных на воздухе двумерных кристаллов путем их сборки в инертной атмосфере, Nano Lett .15(8), 4914 (2015)

    АДС Google Scholar

  • 13.

    Д. Чжун, К.Л. Сейлер, С. Линпэн, Р. Ченг, Н. Сивадас, Б. Хуанг, Э. Шмидгалл, Т. Танигучи, К. Ватанабэ, М.А. Макгуайр, В. Яо, Д. Xiao, KMC Fu и X. Xu, Van der Waals Engineering ферромагнитных полупроводниковых гетероструктур для спиновой и валлитроники, Sci. Дополнение . 3(5), e1603113 (2017)

    АДС Google Scholar

  • 14.

    С. Цзян, Л. Ли, З. Ван, К. Ф. Мак и Дж. Шан, Управление магнетизмом в 2D CrI3 с помощью электростатического легирования, Nat. Нанотехнология . 13(7), 549 (2018)

    АДС Google Scholar

  • 15.

    Казарян Д., Гринуэй М.Т., Ван З., Гуарочико-Морейра В.Х., Вера-Марун И.Дж., Инь Ж., Ляо Ю., Морозов С.В., Кристановски О., Лихтенштейн А.И., Кацнельсон М.И., Ф. Уизерс, А. Мищенко, Л. Ивз, А. К. Гейм, К. С. Новоселов, А.Мисра, Магнон-ассистированное туннелирование в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах на основе CrBr3, Nature Electron . 1(6), 344 (2018)

    Google Scholar

  • 16.

    К. Ф. Мак, К. Ли, Дж. Хоун, Дж. Шан и Т. Ф. Хайнц, Атомарно тонкий MoS2: новый прямозонный полупроводник, Phys. Преподобный Письмо . 105(13), 136805 (2010)

    АДС Google Scholar

  • 17.

    Т. ЛаМаунтен, Э.Дж. Ленферинк, Ю. Дж. Чен, Т. К. Станев и Н. П. Стерн, Экологическая инженерия оптоэлектроники дихалькогенидов переходных металлов, Front. Физ . 13(4), 138114 (2018)

    Google Scholar

  • 18.

    DH Deng, K.S. Novoselov, Q. Fu, N. Zheng, Z. Tian, ​​and X. Bao, Катализ двумерными материалами и их гетероструктурами, Nat. Нанотехнология . 11(3), 218 (2016)

    АДС Google Scholar

  • 19.

    Дж. Дэн, Х. Ли, С. Ван, Д. Дин, М. Чен, К. Лю, З. Тянь, К. С. Новоселов, К. Ма, Д. Дэн и С. Бао, Многомасштабное структурное и электронное управление вспененного дисульфида молибдена для высокоэффективного производства водорода, Нац. Коммуна . 8, 14430 (2017)

    АДС Google Scholar

  • 20.

    J. Mao, Y. Wang, Z. Zheng, and D. Deng, The Rise of двумерный MoS2 для катализа, Front. Физ . 13(4), 138118 (2018)

    Google Scholar

  • 21.

    А. К. Гейм, И. В. Григорьева, Ван-дер-ваальсовые гетероструктуры, Природа 499(7459), 419 (2013)

    Google Scholar

  • 22.

    C. Dean, AF Young, L. Wang, I. Meric, GH Lee, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. Shepard, P. Kim, and J. Hone, Гетероструктуры на основе графена, Твердотельный коммуникант . 152(15), 1275 (2012)

    АДС Google Scholar

  • 23.

    К. С. Новоселов и А. Х. К. Нето, Двумерные гетероструктуры на основе кристаллов: материалы с заданными свойствами, Phys. Скр. Т 146, 014006 (2012)

    АДС Google Scholar

  • 24.

    Новоселов К.С., Мищенко А., Карвальо А., Кастро Нето А.Х. Двумерные материалы и ван-дер-ваальсовые гетероструктуры. Google Scholar

  • 25.

    CR Dean, AF Young, I. Meric, C. Lee, L. Wang, S. Sorgenfrei, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kim, KL Shepard и J. Hone, Подложки из нитрида бора для высококачественной графеновой электроники , Нац. Нанотехнология . 5(10), 722 (2010)

    АДС Google Scholar

  • 26.

    X. Ду, И. Скачко, А. Баркер, Е. Ю. Андрей, Приближение к баллистическому транспорту в подвешенном графене, Нац. Нанотехнология . 3(8), 491 (2008)

    АДС Google Scholar

  • 27.

    X. Ду, И. Скачко, Ф. Дюрр, А. Луикан и Е. Ю. Андрей, Дробный квантовый эффект Холла и изолирующая фаза дираковских электронов в графене, Nature 462(7270), 192 (2009)

    ADS Google Scholar

  • 28.

    К. И. Болотин, Ф. Гахари, М. Д. Шульман, Х. Л. Стормер, П. Ким, Наблюдение дробного квантового эффекта Холла в графене, Nature 462(7270), 196 (2009)

    ADS Google Scholar

  • 29.

    Майоров А.С., Элиас Д.К., Мухин И.С., Морозов С.В., Пономаренко Л.А., Новоселов К.С., Гейм А.К., Горбачев Р.В. Насколько близко можно экспериментально приблизиться к точке Дирака в графене? Нано Летт . 12(9), 4629 (2012)

    АДС Google Scholar

  • 30.

    Ю. К. Бие, Г. Гроссо, М. Хеук, М. Фурчи, Ю. Цао, Дж. Чжэн, Д. Бунандар, Э. Наварро-Мораталла, Л. Чжоу, Д. К. Ефетов, Т. Танигучи, К. Ватанабэ, Дж.Kong, D. Englund, and P. Jarillo-Herrero, Светоизлучающий диод и фотодетектор на основе MoTe2 для кремниевых фотонных интегральных схем, Nat. Нанотехнология . 12(12), 1124 (2017)

    АДС Google Scholar

  • 31.

    Горбачев Р.В., Гейм А.К., Кацнельсон М.И., Новоселов К.С., Тудоровский Т., Григорьева И.В., Макдональд А.Х., Морозов С.В., Ватанабэ К., Танигучи Т., Пономаренко Л.А. симметрия в двухслойном графене, Nat.Физ . 8(12), 896 (2012)

    Google Scholar

  • 32.

    X. Liu, et al., Кулоновское торможение и конденсация экситонов в графеновых двухслойных гетероструктурах, Front. Физ . doi: 10.1007/s11467-018-0838-3

  • 33.

    F. Amet, JR Williams, AGF Garcia, M. Yankowitz, K. Watanabe, T. Taniguchi, and D. Goldhaber-Gordon, Tunneling spectroscopy of graphene -гетероструктуры нитрида бора, Phys.B 85(7), 073405 (2012)

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

  • 34.

    G. H. Lee, Y J Yu, C. Lee, C. Dean, K. L. Shepard, P. Kim, and J. Hone, Туннелирование электронов через атомарно-плоский и ультратонкий гексагональный нитрид бора, Appl. физ. Письмо . 99(24), 243114 (2011)

    АДС Google Scholar

  • 35.

    Л. Бритнелл, Р. В. Горбачев, Р. Джалиль, Б. Д.Белль, Ф. Щедин, М.И. Кацнельсон, Л. Ивз, С.В. Морозов, А.С. Майоров, Н.М.Р. Перес, А.Х. Кастро Нето, Дж. Лейст, А.К. Гейм, Л.А. Пономаренко, К.С. Нано Летт . 12(3), 1707 (2012)

    АДС Google Scholar

  • 36.

    Л. Бритнелл, Р. В. Горбачев, Р. Джалиль, Б. Д. Белль, Ф. Щедин, А. Мищенко, Т. Георгиу, М. И. Кацнельсон, Л.Ивз, С.В. Морозов, Н.М.Р. Перес, Дж. Лейст, А. К. Гейм, А.К. Google Scholar

  • 37.

    Х. Ян, Дж. Хео, С. Пак, Х. Дж. Сон, Д. Х. Сео, К. Е. Бьюн, П. Ким, И. Ю, Х. Дж. Чунг и К. Ким, графеновый барристор, триодный прибор с барьер Шоттки с управлением воротами, Science 336(6085), 1140 (2012)

    ADS Google Scholar

  • 38.

    Бритнелл Л., Горбачев Р.В., Гейм А.К., Пономаренко Л.А., Мищенко А., Гринуэй М.Т., Фромхольд Т.М., Новоселов К.С., Ивз Л. Резонансное туннелирование и отрицательная дифференциальная проводимость в графеновых транзисторах, Nat. Коммуна . 4(1), 1794 (2013)

    АДС Google Scholar

  • 39.

    А. Мищенко, Дж. С. Ту, Ю. Цао, Р. В. Горбачев, Дж. Р. Уоллбэнк, М. Т. Гринуэй, В. Е. Морозов, С. В. Морозов, М. Дж. Чжу, С.Вонг Л., Уизерс Ф., Вудс Ч.Р., Ким Ю.Дж., Ватанабэ К., Танигучи Т., Вдовин Е.Е., Макаровский О., Фромхольд Т.М., Фалько В. И., Гейм А.К., Ивз Л., Новоселов К.С. управляемое резонансное туннелирование в гетероструктурах графен/нитрид бора/графен, Nat. Нанотехнология . 9(10), 808 (2014)

    АДС Google Scholar

  • 40.

    М. Т. Гринуэй, Е. Э. Вдовин, А. Мищенко, О. Макаровский, А. Патане, Дж. Р. Уоллбэнк, Ю.Цао, А.В. Кретинин, М.Дж. Чжу, С.В. Морозов, В.И. Фалько, К.С. Новоселов, А.К. Гейм, Т.М. Фромхольд, Л. Ивз, Резонансное туннелирование между киральными состояниями Ландау скрученных графеновых решеток, Nat. Физ . 11(12), 1057 (2015)

    Google Scholar

  • 41.

    Дж. Р. Уоллбэнк, Д. Казарян, А. Мисра, Ю. Цао, Дж. С. Ту, Б. А. Пиот, М. Потемски, С. Пеццини, С. Видманн, У. Цейтлер, Т. Л. М. Лейн, С. В. Морозов, М. Т.Гринуэй, Л. Ивз, А.К. Гейм, В.И. Фалько, К.С. Новоселов, А. Мищенко, Настройка долины и кирального квантового состояния дираковских электронов в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах, Science 353(6299), 575 (2016)

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

  • 42.

    U. Chandni, K. Watanabe, T. Taniguchi, and JP Eisenstein, Доказательства опосредованного дефектами туннелирования в гексагональных соединениях на основе нитрида бора, Nano Lett . 15(11), 7329 (2015)

    АДС Google Scholar

  • 43.

    Вдовин Е.Е., Мищенко А., Гринуэй М.Т., Жу М.Дж., Казарян Д., Мисра А., Цао Ю., Морозов С.В., Макаровский О., Фромхольд Т.М., Патане А., Слотман Г.Дж., Кацнельсон М.И., Гейм А.К., К.С. Новоселов и Л. Ивз, Резонансное туннелирование электронов с помощью фононов в графен-нитридных транзисторах, Phys. Преподобный Письмо . 116(18), 186603 (2016)

    АДС Google Scholar

  • 44.

    У. Чандни, К. Ватанабе, Т.Танигучи и Дж. П. Эйзенштейн, Признаки фононного и дефектного туннелирования в плоских переходах металл-гексагональный нитрид бора-графен, Nano Lett . 16(12), 7982 (2016)

    АДС Google Scholar

  • 45.

    Л.А. Пономаренко, Р.В. Горбачев, Г.Л. Ю, Д.С. Элиас, Р. Джалиль, А.А. Патель, А. Мищенко, А.С. Майоров, Ч.Р. Вудс, Дж.Р. , И.В. Григорьева, К.Новоселов С., Гвинея Ф., Фалько В.И., Гейм А.К. Клонирование дираковских фермионов в сверхрешетках графена. Google Scholar

  • 46.

    CR Dean, L. Wang, P. Maher, C. Forsythe, F. Ghahari, Y. Gao, J. Katoch, M. Ishigami, P. Moon, M. Koshino, T. Taniguchi, K Ватанабэ, К.Л. Шепард, Дж. Хон и П. Ким, Бабочка Хофштадтера и фрактальный квантовый эффект Холла в муаровых сверхрешетках, Nature 497(7451), 598 (2013)

    ADS Google Scholar

  • 47.

    Б. Хант, Дж. Д. Санчес-Ямагиши, А. Ф. Янг, М. Янковиц, Б. Дж. Лерой, К. Ватанабе, Т. Танигути, П. Мун, М. Кошино, П. Харилло-Эрреро и Р. С. Ашури, Массивные фермионы Дирака и Бабочка Хофштадтера в гетероструктуре Ван-дер-Ваальса, Science 340(6139), 1427 (2013)

    ADS Google Scholar

  • 48.

    Г. Л. Ю., Р. В. Горбачев, Ю. С. Ту, А. В. Кретинин, Ю. Цао, Р. Джалиль, Ф. Уизерс, Л. А. Пономаренко, Б.А. Пиот, М. Потемский, Д. С. Элиас, X. Чен, К. Ватанабэ, Т. Танигути, И. В. Григорьева, К. С. Новоселов, В. И. Фалько, А. К. Гейм, А. Мищенко, Иерархия состояний Хофштадтера и реплика квантового Холла ферромагнетизм в сверхрешетках графена, Nat. Физ . 10(7), 525 (2014)

    Google Scholar

  • 49.

    Л. Ван, Ю. Гао, Б. Вен, З. Хан, Т. Танигути, К. Ватанабэ, М. Кошино, Дж. Хон и Ч. Р. Дин, Доказательства дробного фрактального квантового эффекта Холла в сверхрешетках графена, Science 350(6265), 1231 (2015)

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 50.

    Р. Кришна Кумар, X. Чен, Г. Х. Автон, А. Мищенко, Д. А. Бандурин и др., Высокотемпературные квантовые осцилляции, вызванные повторяющимися блоховскими состояниями в графеновых сверхрешетках, Science 357(6347), 181 (2017)

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

  • 51.

    Х. Фанг, К. Батталья, К. Карраро, С. Немсак, Б. Оздол, Дж. С. Канг, Х. А. Бехтель, С. Б. Десаи, Ф. Кронаст, А. А. Унал, Г. Конти, К. Конлон, Г. К. Палссон, М. С. Мартин, А.М. Минор, К. С. Фадли, Э. Яблонович, Р. Мабудян и А. Джавей, Сильная межслойная связь в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах, построенных из однослойных халькогенидов, Proc. Натл. акад. науч. США 111(17), 6198 (2014)

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google Scholar

  • 52.

    Ю. Лю, Х. Чжан, Ю. Чжоу, Ф. Ран, В. Чжао, Л. Ван, К. Пей, Дж. Чжан, С. Хуан и Х. Ли, Исследование межслойных взаимодействий в гетероструктурах WSe2-графен методом ультранизкочастотной рамановской спектроскопии, Фронт.Физ . 14, 13607 (2019)

    Google Scholar

  • 53.

    CH Lee, GH Lee, AM van der Zande, W. Chen, Y. Li, M. Han, X. Cui, G. Arefe, C. Nuckolls, TF Heinz, J. Guo, J. Hone, and P. Kim, Атомарно тонкие pn-переходы с ван-дер-ваальсовыми гетероинтерфейсами, Nat. Нанотехнология . 9(9), 676 (2014)

    АДС Google Scholar

  • 54.

    Ф. Х. Л. Коппенс, Т.Мюллер, Авурис П., Феррари А.С., Витиелло М.С., Полини М. Фотодетекторы на основе графена, других двумерных материалов и гибридных систем, Nat. Нанотехнология . 9(10), 780 (2014)

    АДС Google Scholar

  • 55.

    З. З. Ян, З. Х. Цзян, Дж. П. Лу и З. Х. Ни, Межфазный перенос заряда в гетероструктуре монослой WS2/микропластина CsPbBr3, Фронт. Физ . 13(4), 138115 (2018)

    Google Scholar

  • 56.

    Y. Guo, N. Gao, Y. Bai, J. Zhao, XC Zeng, Монослойные полупроводники GeAsSe и SnSbTe со сверхвысокой подвижностью дырок, Front. Физ . 13(4), 138117 (2018)

    Google Scholar

  • 57.

    C. Yang, Y. Chen, D. Liu, J. Wang, C. Chen, J. Wang, Y. Fan, S. Huang, and W. Lei, Вертикально ориентированные нанолисты g-AlOOH на Алюминиевая фольга как гибкая и многоразовая подложка для адсорбции Nh4, Фронт. Физ . 13(4), 138101 (2018)

    Google Scholar

  • Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    История графена: как Андрей Гейм и Костя Новоселов совершили научный прорыв, изменивший мир… играя с клейкой лентой | The Independent

    Создание графена, удивительного материала, который обещает изменить будущее, уже стало предметом научной легенды. Как часть блестящей счастливой случайности, она стоит рядом со случайным открытием пенициллина Александром Флемингом — и она может оказаться столь же ценной.

    Двое ученых-эмигрантов из России в Манчестерском университете, Андрей Гейм и Костя Новоселов, играя с чешуйками угольного графита, пытаясь исследовать его электрические свойства, решили посмотреть, можно ли сделать более тонкие чешуйки с помощью липкий скотч.

    Они использовали ленту, чтобы отделить слой графита от его блока, а затем неоднократно отделяли новые слои от исходной отщепленной чешуи, пока им не удалось перейти к чешуйкам толщиной всего в несколько атомов. Вскоре они поняли, что, многократно наклеивая и отклеивая скотч, они могут добраться до самого тонкого из всех возможных слоев толщиной в один атом — материала с уникальными и чрезвычайно интересными свойствами.

    Когда два ученых получили совместную Нобелевскую премию по физике в 2010 году за свои новаторские эксперименты, Нобелевский комитет отметил «игривость», которая была одной из отличительных черт их совместной работы.

    Игра со скотчем в пятницу днем ​​кажется шуткой, но вскоре превратилась в смертельно серьезную игру в научные открытия, которая была бы невозможна, если бы не хорошо подготовленные умы Гейма и Новоселова.

    «Игровая идея идеальна для начала, но тогда вам нужна действительно хорошая научная интуиция, что ваш игровой эксперимент к чему-то приведет или останется шуткой навсегда», — говорит Новоселов. «Шутить неделю или две — это правильный путь, но вы не хотите превращать все свое исследование в шутку.

    Гейм, который старше Новоселова на 15 лет и когда-то был его научным руководителем, имеет репутацию любителя шутливых экспериментов. В 1997 году он поднял лягушку, чтобы продемонстрировать свою работу в области магнетизма, и изобрел новый вид липкой ленты на основе клейких лапок ящериц гекконов, которые могут ходить по стенам и висеть вверх ногами на потолке.

    Первоначальная идея работы с графитом заключалась в том, чтобы посмотреть, можно ли его использовать в качестве транзистора — основного переключающего устройства в основе вычислений.На самом деле, говорит Новоселов, они почти отказались от графита, когда услышали о том, как исследователи-микроскопы, работающие в университетском коридоре, использовали скотч для очистки минерала перед тем, как поместить его под линзу.

    «Это была не новая техника, и я слышал о ней раньше, но когда видишь ее перед собой, становится ясно, для чего ее можно использовать», — вспоминает Новоселов.

    Графен, двумерный кристалл чистого углерода, является превосходным материалом. Это самое тонкое и прочное вещество, известное науке — примерно в 100 раз прочнее стали по весу.Квадратный метр графена, в тысячу раз тоньше бумаги, превращенный в гамак, был бы достаточно прочным, чтобы убаюкать 4-килограммового кота, но весил бы не более одного его уса. Это хороший проводник электричества, он растягивается и при этом почти прозрачен. Он проводит тепло лучше, чем любое другое известное вещество. Он действует как барьер для мельчайших атомов газа — гелия — и в то же время пропускает водяной пар.

    Именно это свойство позволило двум русским провести еще один забавный эксперимент, на этот раз по пассивной дистилляции водки: вода испаряется через графеновую мембрану, надетую на кружку с разбавленной водой водкой, оставляя после себя концентрированный спирт.

    Изобретательский шаг, сделавший Гейма и Новоселова лауреатами Нобелевской премии, заключался в том, чтобы найти способ переноса ультратонких чешуек графена со скотча на кремниевую пластину, материал для микропроцессоров. Как только они сделали это, можно было наблюдать и исследовать экстраординарные электрические свойства графена, в том числе его «призрачное» квантовое состояние, когда электроны начинают вести себя странно, как будто эти частицы не имеют массы. «Волнение существовало бы даже без этих необычных свойств, потому что графен — первый двумерный материал.Сейчас это кажется очевидным, потому что мы можем подвесить его в воздухе и делать с ним практически все, что угодно, но в начале было совершенно не очевидно, что он будет устойчивым», — говорит Новоселов.

    «Кроме того, есть и другие интересные вещи, такие как очень необычные электронные свойства, с которыми мы никогда раньше не сталкивались. Кроме того, есть необычные оптические свойства, химические свойства и многое другое.

    «У нас есть действительно уникальная возможность: в одном материале сочетается несколько необычных свойств; самое прочное, самое гибкое, самое растяжимое, самое проводящее, оптически прозрачное и что-то, что является хорошим барьером для газа.Таким образом, вы можете изобрести немало новых приложений, которые раньше были невозможны», — добавляет он.

    Возможности использования графена практически безграничны. Они варьируются от новых типов гибкой электроники, которую можно носить на одежде или складывать в карман, до нового поколения очень маленьких компьютеров, сверхэффективных солнечных батарей и сверхбыстрых мобильных телефонов. Тем не менее, в основе графена лежит сотовая структура атомов углерода, которую называют «атомной сеткой». Углерод является основным элементом жизни, а это означает, что графен может стать центром новой промышленной революции, основанной на биоразлагаемых и устойчивых электронных компонентах.Если когда-либо и существовал строительный материал для новой «зеленой» экономики, то им мог быть графен. В результате правительство активно поддержало новый Национальный институт графена (НГИ) в Манчестере, строительство которого будет завершено к 2015 году и обойдется в 61 млн фунтов стерлингов, из которых 38 млн фунтов стерлингов поступит от государственных исследовательских советов.

    NGI, который будет построен на месте викторианского джентльменского клуба, где Фридрих Энгельс когда-то потягивал аперитивы (предположительно, после работы над «Коммунистическим манифестом»), готов пожинать коммерческую прибыль, которая, скорее всего, будет получена из графена. исследовательская работа.

    «Модель заключается в том, что мы позволяем нашим ученым работать над проектами, над которыми они хотят работать, а инженеров из компаний мы отправляем работать в одни и те же лаборатории», — говорит Новоселов. «Если есть что-то интересное, что, по мнению компании, следует продвигать вперед, то будет сотрудничество с учеными, чтобы вывести это на новый уровень», — говорит он.

    Гейм, который отказался от интервью, тесно сотрудничает с Новоселовым по всем аспектам архитектуры института, а также над тем, как он будет работать для поощрения как научных открытий, так и их коммерческого использования. Они оба надеются способствовать промышленному возрождению, чтобы конкурировать с тем, которое началось в этой части северо-западной Англии 200 лет назад, но с углеродом в форме графена, а не угля.

    Питьевая вода

    Графен можно использовать для опреснения морской воды, чтобы сделать ее пригодной для питья. Ученые считают, что, пропуская морскую воду через крошечные поры графена, кристаллическая решетка может пропускать молекулы воды, блокируя атомы, образующие соль. Используя графеновый фильтр, Lockheed надеется превратить соленую воду в питьевую к концу года.

    Смартфоны

    Прозрачный и проводящий графен идеально подходит для нового поколения смартфонов. Samsung входит в число компаний, производящих бытовую электронику, которые разрабатывают сенсорные интерфейсы.

    Компьютеры

    Есть надежда, что графен сможет заменить кремниевые чипы. Фирмы, производящие электронику, тестируют графен в многочисленных электрических устройствах. IBM уже опробовала компьютеры, использующие этот материал для достижения рекордной скорости в 100 ГГц.

    Спутники, самолеты и автомобили

    Графен обладает свойствами, позволяющими создавать легкие, но сверхпрочные композитные материалы для спутников, самолетов и автомобилей следующего поколения. Новая форма углерода может еще больше снизить вес самолета, что приведет к сокращению сжигания топлива и сброса углерода в атмосферу.

    Строительные материалы

    Ученые считают, что гибкая природа графена может оказаться идеальным строительным материалом, а хитрость заключается в том, чтобы включить его в матрицу, такую ​​как полимер или металл, где нагрузка ложится на слой графена.

    Автомобили без ржавчины

    Графен отталкивает воду и обладает высокой проводимостью. Эта комбинация предохраняет сталь от контакта с водой и замедляет электрохимические реакции, окисляющие железо. Ученые из Нью-Йорка разработали полимерное покрытие, содержащее эту форму углерода, и обнаружили, что оно защищает сталь от ржавчины на срок до месяца.

    Военная техника

    Пена графена может улавливать небольшие концентрации нитратов и аммиака, присутствующих во взрывчатых веществах.Сенсор размером с почтовый ящик, разработанный в США, вскоре может стать обязательным для саперов. Австралийские исследователи обнаружили, что добавление равного количества графена и углеродных нанотрубок к полимеру дает сверхпрочное волокно, которое можно прясть в ткань, используемую для изготовления пуленепробиваемых жилетов.

    Очистка ядерных объектов

    Оксид графена может поглощать радиоактивные отходы. Исследователи из Университета Райса и Московского государственного университета имени Ломоносова обнаружили, что крошечные кусочки оксида графена связываются с радиоактивными загрязнителями, превращая их в большие извлекаемые сгустки.Это может помочь после ядерных аварий, таких как авария на Фукусиме.

    [PDF] Дорожная карта для графена

    ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 121 ССЫЛОК

    СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантность Наиболее влиятельные статьиПоследние

    Графен: состояние и перспективы

    что месторождение, вероятно, будет разрабатываться. Expand

    Жидкокристаллическое устройство на основе графена.

    В этом письме демонстрируются жидкокристаллические устройства с электродами из графена, демонстрирующие отличные характеристики с высокой контрастностью, и обсуждаются преимущества графена по сравнению с обычно используемыми оксидами металлов с точки зрения низкого удельного сопротивления, высокой прозрачности и химической стабильности.Expand

    Роль графена в полупроводниковых устройствах на основе кремния

    Однако графен вряд ли полностью заменит кремний из-за плохого отношения тока включения/выключения из-за его нулевой ширины запрещенной зоны, но его можно использовать для улучшения устройств на основе кремния, в частности, в высокоскоростной электронике и оптических модуляторах. Развернуть

    Тепловые свойства графена и наноструктурированных углеродных материалов.

    Рассмотрены тепловые свойства углеродных материалов с упором на недавние результаты для графена, углеродных нанотрубок и наноструктурированных углеродных материалов с различной степенью беспорядка, с особым вниманием к необычной размерной зависимости теплопроводности в двумерных кристаллах.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.