Манчестерцы Гейм и Новосёлов стали нобелевскими лауреатами по физике

Константин Новоселов объясняет как ему удалось получить графен с помощью скотча

Во вторник, 5 октября в Стокгольме были названы имена лауреатов Нобелевской премии 2010 года в области физики. Ими стали работающие в Манчестере россияне Андрей Гейм и Константин Новосёлов с формулировкой «За новаторские эксперименты, касающиеся двумерного материала графена».

При этом Новосёлов оказался одних из самых молодых нобелевских лауреатов в мире – ему всего 36 лет.

В начале 2000-х Гейм стал гражданином Голландии, а Новосёлов имеет двойное гражданство – Англии и России. Гейм сейчас возглавляет Центр мезофизики и нанотехнологий Манчестерского университета, Новосёлов является сотрудником этого центра.

Открытие Новосёлова и Гейма может через 10-20 лет перевернуть полупроводниковую промышленность. Открытый ими в 2004 году графен должен заменить кремний в чипах. Оба учёных смогли разработать самый маленький в мире транзистор: его толщина составляет 1 атом, а длина – 10 атомов.

Ранее в интервью BBC Константин Новоселов рассказывал, что в графене скорость передвижения электронов по сравнению с другими материалами можно увеличить в 10 раз. «Графен это материя, ткань. Её можно сгибать, растягивать. Это самый прочный материал на Земле», - утверждал он.

Графен

Интересно, что графен обоими учёными был выделен «дедовским» методом: они наклеили на графит полоску скотча, а потом отобрали под микроскопом самые тонкие из прилипших к ней чешуек.

Графен - это углеродный материал, представляющий собой лист из углерода толщиной всего в 1 атом, в котором атомы углерода образуют структуру, подобную пчелиным сотам. Такой лист, несмотря на свою маленькую толщину, обладает высокой прочностью и гибкостью, а также превосходной электропроводностью. Кроме того, благодаря своей толщине графен является прозрачным материалом.

Примечательно, что Андрей Гейм в 2000 году стал «игнобелевским» лауреатом в области физики за «использование магнитов для подвешивания (левитации) лягушки» (такова официальная формулировка создателей альтернативной научной премии, присудивших ему эту шуточную награду). При этом он был одним из немногих учёных, кто пришёл на её вручение.

В интервью «Кабардино-Балкарской правде» в 2008 году Андрей Гейм рассказывал о своей жизни и научной карьере:

Андрей Гейм

«При попытке поступить в МИФИ меня «завалили» на экзаменах. Через несколько лет мне объяснили (и это было для меня шоком), что для поступления в этот вуз человеку с немецкой фамилией нужны были особые рекомендации. Я этих тонкостей не знал. Вернулся домой, устроился на электровакуумный завод слесарем-электротехником. После второго провала на экзаменах в МИФИ понял, что ситуация непробиваемая, забрал документы и в тот же год поступил в МФТИ, где, как оказалось, не было системы деления на тех, кого нужно и кого не следует принимать.

Я работал в одном из лучших академических институтов — Институте твердого тела РАН. В 90-м году получил стипендию Английского королевского общества и с тех пор в Россию возвращаюсь только на каникулы. Возможности для работы там и тут – небо и земля. А работа – очень большая часть жизни.

Супруга тоже физик, преподает в том же Манчестерском университете. Она русская, Григорьева, и если в России постоянно спрашивали, как пишется моя фамилия, то в Великобритании уже ей приходится диктовать свою фамилию по буквам. Нашей дочери восемь лет, и она говорит, что родители у нее русские, а сама она голландка. У нее действительно голландский паспорт, поскольку она там родилась. Себя я считаю европейцем. И процентов на 20 – кабардино-балкарцем: школьные годы определяют многое.

Когда у исследователя есть оборудование и его много, надо все это использовать, то времени на то, чтобы остановиться и подумать, не остается. В комбинации с советской школой выживания и изобретательности прекрасные экспериментальные установки дают неплохие результаты. Нам и в Черноголовке удавалось работать. Мне кажется, российскую науку пытаются реформировать по западным образцам. Появились классы администраторов и бизнесменов от науки. К счастью, я не министр, и не мне решать, как из этой ситуации выбираться. Надо менять общую атмосферу, а на это требуется не одно и не два поколения. Это как в старом анекдоте: сколько университетов надо окончить, чтоб стать интеллигентом? Три: один должен окончить ты сам, другой – твой отец, а третий – дед.

Мы «вытащили» одну атомную плоскость слоистого кристалла графита. В нашем мире появилось нечто, практически не имеющее высоты. Никто никогда не видел ничего подобного. Графен настолько отличается от всего прежде существовавшего, что можно было ждать массы интересных сюрпризов, но что их будет настолько много, я не предполагал. Оказалось, что эта двумерная структура жесткая, прочная, упругая и жутко проводящая. Прогнозы приходится пересматривать каждые полгода – появляется нечто новое и абсолютно непредсказуемое».

Константин Новоселов

В интервью «Русскому Ньюсвику» Константин Новосёлов объяснял, на каких условиях он мог бы вернуться в Россию:

«Мы постоянно получаем предложения переехать в другие страны. Рассматривая их, мы в первую очередь обращаем внимание на объем гарантированного финансирования, количество студентов и оснащенность лаборатории. Для работы необходимо 3–4 квалифицированных техника, 3 кандидата наук, 3 студента. В сумме это около 350 тысяч долларов в год плюс оборудование за 5 млн долларов, на поддержку которого надо ежегодно тратить около 150 тысяч долларов».

Очевидно, в России нет таких денег на лабораторию нобелевских лауреатов Гейма и Новосёлова.

Алексей Левченко, заместитель директора института физики твердого тела РАН, в интервью «Свободной прессе» рассказал подробности об открытии Гейма и Новосёлова.

— Да, действительно, Андрей работал какое-то время в нашем институте, но это было достаточно давно, его тут уже никто и не помнит.

«СП»: — Что это за материал — графен, что за него дали Нобелевскую премию?

— Это очень интересный двухмерный материал, полученный из графита, одно из его состояний. Нам известен обычный графит — слоистый материал, есть кристаллический графит — алмаз, а это совершенно новый материал с необычными электрическими свойствами, которые объясняются квантовыми эффектами. Это очень хорошая фундаментальная разработка.

«СП»: — А что касается прикладной сферы, где это может быть применено?

— Для создания новых электронных устройств.

«СП»: — Фактически замена кремнию?

— Рано или поздно кремний в микроэлектронике всё равно будет заменён, пока просто неизвестно, чем. Есть несколько альтернативных разработок, и графен — одна из них. Может быть, потом промышленность перейдёт на графен вместо кремния, а может, и нет, предсказать невозможно.

«СП»: — Интересна история изобретения, там чуть ли не скотчем снимали слой графита.

— Именно так, скотчем. Сейчас, конечно, используют другие способы получения, более аккуратные.

«СП»: — Насколько я помню, российские нобелевские лауреаты в области физики получали премии спустя много лет после того, как было сделано их открытие или изобретение. Скажем, Жорес Алфёров получил Нобеля за работу в области оптики, которую он провёл ещё в 60-х. А тут от момента начала исследования прошёл небольшой промежуток. С чем это может быть связано?

— Действительно, российские нобелевские лауреаты часто получают премии со значительной задержкой. Некоторые становятся обладателями медали «по совокупности заслуг», как, например, Сергей Капица.

Дело в том, что Андрей и Константин занимаются темой, которой уделяется сейчас пристальное внимание. Они работают с наноматериалами.

«СП»: — Те самые «нанотехнологии»?

— Именно они. И научное сообщество следит за успехами в этой области, и сразу отмечает те достижения, которые имеют серьёзное влияние на развитие дисциплины. Если говорить грубо, что модно, за то и награждают.

«СП»: — В России подобные исследования ведутся?

— В нашем институте нет, но в соседнем с нами институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов есть люди, которые изучают графен, и работают над проблемой. Между прочим, они работают вместе с нынешними нобелевскими лауреатами, постоянно ездят в Манчестер. Но, к сожалению, чьи-то имена прозвучали в качестве награждённых, а чьи-то не прозвучали. Это нормально, так бывает.

«СП»: — А почему такие учёные, как Андрей Гейм и Константин Новосёлов, уезжают из России? Почему они не могут здесь вести разработки, тем более, что тема нанотехнологий популярна и у нас.

— Почему уехал Андрей, я не могу сказать, тут, конечно, надо у него спрашивать. А позже он пригласил к себе Константина — это нормальная практика. Когда ведутся серьёзные исследования, работать наездами не получится. Вот он туда и перебрался.

Что касается вопроса, почему уезжают — причины очень разные. И уезжают разные люди, и талантливые, и не очень. Но я хочу подчеркнуть — не все уезжают. Нас здесь в России ещё много осталось, нормальных учёных!

«СП»: — Когда государство заявило о строительстве Сколкова, шли разговоры о том, что неплохо бы приглашать в Россию иностранных учёных, в том числе и бывших «наших», чтобы поднимать науку. Реально ли вернуть сюда новых нобелевских лауреатов, других серьёзных исследователей? Вообще, предпринимались ли такие шаги, или всё так и осталось на уровне разговоров?

— Программа по привлечению иностранных специалистов под определённые проекты, на два-три года, есть. В ней прописано, что человек должен отработать минимум два месяца в России.

Не всегда есть смысл возвращать сюда этих людей. Андрей Гейм уехал из России очень давно, он уже давно принадлежит к другой научной школе. Так же изменились и многие другие уехавшие учёные. У нас в России всё-таки своя научная традиция, своя специфика.