Сэр Андрей Константинович Гейм – Корольдік қоғамның мүшесі, Манчестер университетінің қызметкері және орыс тегі британдық-голланд физигі. Константин Новоселовпен бірге графен бойынша жұмысы үшін 2010 жылы физика бойынша Нобель сыйлығының лауреаты атанды. Қазіргі уақытта ол Regius профессоры және Манчестер университетіндегі мезо-ғылым және нанотехнологиялар орталығының директоры.
Андрей Гейм: өмірбаяны
21.10.58 күні Константин Алексеевич Гейм мен Нина Николаевна Байердің отбасында дүниеге келген. Оның ата-анасы неміс текті кеңестік инженерлер болған. Геймнің айтуынша, оның анасының әжесі еврей болған және оның фамилиясы еврейге ұқсайтындықтан антисемитизмнен зардап шеккен. Ойынның ағасы Владислав бар. 1965 жылы оның жанұясы Нальчикке көшіп келді, онда ол ағылшын тілінде мамандандырылған мектепте оқыды. Үздік дипломмен бітірген ол екі рет MEPhI-ге түсуге тырысты, бірақ қабылдамады. Содан Мәскеудің физика-техникалық институтына құжат тапсырып, бұл жолы да оқуға түсіп үлгерді. Оның айтуыншаОның айтуынша, студенттер өте қатты оқыды - қысымның күшті болғаны сонша, адамдар жиі бұзылып, оқуын тастап кетті, ал кейбіреулері депрессия, шизофрения және суицидпен аяқталды.
Академиялық мансап
Андрей Гейм 1982 жылы дипломын алды, ал 1987 жылы Черноголовкадағы Ресей Ғылым академиясының Қатты дене физикасы институтында металл физикасы бойынша PhD дәрежесін алды. Ғалымның айтуынша, ол кезде ол элементар бөлшектер физикасы немесе астрофизикаға басымдық беріп, бұл бағытты ұстанғысы келмеген, бірақ бүгінде өз таңдауына қанағаттанған.
Гэйм Ресей Ғылым академиясының Микроэлектроника технологиясы институтында, ал 1990 жылдан бастап Ноттингем (екі рет), Бат және Копенгаген университеттерінде ғылыми қызметкер болып жұмыс істеді. Оның айтуынша, ол саясатпен айналыспай, шетелде зерттеу жүргізе алатын, сол себепті КСРО-дан кетуге шешім қабылдады.
Нидерландыда жұмыс істеу
Андрей Гейм өзінің алғашқы штаттық лауазымын 1994 жылы, ол мезоскопиялық асқын өткізгіштікті зерттеген Ниймеген университетінде ассистент профессоры болған кезде бастады. Кейін ол Голландия азаматтығын алды. Оның аспиранттарының бірі Константин Новоселов болды, ол оның негізгі ғылыми серіктесі болды. Дегенмен, Геймнің айтуынша, оның Нидерландыдағы академиялық мансабы қызғылт емес еді. Оған Ниймегенде және Эйндховенде профессорлық қызмет ұсынылды, бірақ ол Голландияның академиялық жүйесін тым иерархиялық және ұсақ-түйек саясатқа толы деп санағандықтан, ол одан бас тартты, бұл әрбір қызметкердің құқықтары тең болатын британдық жүйеден мүлдем өзгеше. Кейінірек Гейм өзінің Нобельдік лекциясында бұл жағдайдың аздап сюрреальді екенін айтты, өйткені университет қабырғасынан тыс жерде оны барлық жерде, оның ішінде ғылыми жетекшісі мен басқа да ғалымдар жылы қарсы алды.
Ұлыбританияға көшу
2001 жылы Гэм Манчестер университетінде физика профессоры болды, ал 2002 жылы Манчестер мезо-ғылым және нанотехнологиялар орталығының директоры және профессор Лэнгворти болып тағайындалды. Оның әйелі және көптен бірге жұмыс істеген Ирина Григорьева да Манчестерге мұғалім болып көшті. Кейінірек оларға Константин Новоселов қосылды. 2007 жылдан бастап Гейм Инженерлік және физикалық ғылымдарды зерттеу кеңесінің аға ғылыми қызметкері. 2010 жылы Ниймеген университеті оны инновациялық материалдар және наноғылым профессоры етіп тағайындады.
Зерттеу
Game Манчестер университетінің және IMT ғалымдарымен бірлесе отырып, графин деп аталатын графит атомдарының бір қабатын оқшаулаудың қарапайым әдісін тапты. 2004 жылдың қазан айында топ өз нәтижелерін Science журналында жариялады.
Графен көміртегі қабатынан тұрады, оның атомдары екі өлшемді алтыбұрыштар түрінде орналасқан. Бұл әлемдегі ең жұқа материал, сонымен қатар ең берік және ең қатты материалдардың бірі. Заттың көптеген әлеуетті қолданылуы бар және кремнийге тамаша балама болып табылады. Графенді алғашқы қолданудың бірі икемді сенсорлық экрандарды жасау болуы мүмкін, деді Гейм. Ол жаңа материалды патенттеген жоқ, өйткені ол белгілі бір нәрсені қажет етедісаладағы ауқым және серіктес.
Физик биомиметикалық желім жасап жатыр еді, ол гекконның аяқ-қолдарының жабысқақтығынан геккон таспасы деп аталды. Бұл зерттеулер әлі бастапқы кезеңдерінде, бірақ қазірдің өзінде адамдар болашақта Өрмекші адам сияқты төбеге көтеріле алады деп үміттенеді.
1997 жылы Гай магнетизмнің суға әсерін зерттеді, бұл судың тікелей диамагниттік көтерілуінің әйгілі ашылуына әкелді, ол көтерілетін бақаның көрсетіліміне байланысты кеңінен танымал болды. Ол сондай-ақ асқын өткізгіштік пен мезоскопиялық физикамен жұмыс істеді.
Зерттеуге арналған пәндерді таңдауда Гэйм көпшіліктің Ph. D докторы үшін пән таңдап, содан кейін зейнеткерлікке шыққанша сол пәнді жалғастыру тәсілін жек көретінін айтты. Ол өзінің алғашқы толық уақыттық лауазымына келгенге дейін тақырыбын бес рет өзгертті және бұл оған көп нәрсені үйренуге көмектесті.
2001 жылы бір мақалада ол сүйікті хомякты Тишаның авторы ретінде атады.
Графеннің ашылу тарихы
2002 жылы күздің бір кешінде Андрей Гейм көміртегі туралы ойлады. Ол микроскопиялық жұқа материалдарға маманданған және белгілі бір эксперименттік жағдайларда материяның ең жұқа қабаттары қалай әрекет ететініне таң қалды. Монатомдық пленкалардан тұратын графит зерттеуге айқын үміткер болды, бірақ ультра жұқа үлгілерді оқшаулаудың стандартты әдістері оны қызып, бұзады. Сондықтан Game жаңа аспиранттардың бірі Да Цзянды тағайындады.өлшемі бір дюймдік графит кристалын жылтырату арқылы мүмкіндігінше жұқа үлгіні, тіпті бірнеше жүз атом қабаттарын алуға тырысыңыз. Бірнеше аптадан кейін Цзян Петри табақшасына көміртегі дәнін әкелді. Оны микроскоппен тексергеннен кейін, Гай одан қайталап көруді өтінді. Цзян бұл кристалдан қалғаны ғана екенін айтты. Ойын оны әзілдеп, бір түйір құм алу үшін тауды сүртіп тастады деп сөккенде, оның ағаларының бірі қоқыс жәшігінен жабысқақ жағы сұр, сәл жылтыр графит қалдықтарымен жабылған пайдаланылған таспаның түйірлерін көрді.
Дүние жүзіндегі зертханаларда зерттеушілер тәжірибелік үлгілердің жабысқақ қасиеттерін тексеру үшін таспаны пайдаланады. Графитті құрайтын көміртектің қабаттары еркін байланысқан (1564 жылдан бастап материал қарындаштарда қолданылады, өйткені ол қағазда көрінетін із қалдырады), жабысқақ таспа қабыршақтарды оңай ажыратады. Game микроскоптың астына жабысқақ таспаның бір бөлігін орналастырып, графиттің қалыңдығы осы уақытқа дейін көргенінен жұқа екенін анықтады. Таспаны бүгу, сығу және жұлу арқылы ол одан да жұқа қабаттарға қол жеткізді.
Ойын алғаш рет екі өлшемді материалды оқшаулай алды: атомдық микроскоп астында бал ұясын еске түсіретін алтыбұрыштардың жалпақ торына ұқсайтын көміртектің монотомдық қабаты. Теориялық физиктер мұндай затты графен деп атады, бірақ оны бөлме температурасында алуға болады деп ойламады. Оларға материал микроскопиялық шарларға ыдырайтындай көрінді. Оның орнына, Game графеннің біреуінде қалғанын көрдіматерия тұрақтанған кезде толқындар болатын жазықтық.
Графен: тамаша қасиеттер
Андрей Гэйм аспирант Константин Новоселовтың көмегіне жүгініп, олар күніне он төрт сағат жаңа затты зерттей бастады. Келесі екі жыл ішінде олар материалдың таңғажайып қасиеттерін ашқан бірқатар эксперименттер жүргізді. Бірегей құрылымының арқасында электрондар басқа қабаттардың әсерінсіз тор арқылы кедергісіз және әдеттен тыс жылдам қозғала алады. Графеннің өткізгіштігі мысқа қарағанда мыңдаған есе артық. Ойынның алғашқы ашылуы өткізгіштігін басқаруға мүмкіндік беретін электр өрісі болған кезде пайда болатын айқын «өріс әсерін» байқау болды. Бұл әсер компьютерлік чиптерде қолданылатын кремнийдің анықтаушы сипаттамаларының бірі болып табылады. Бұл графеннің компьютер өндірушілері жылдар бойы іздеген алмастырғыш болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Тануға апарар жол
Ойын мен Константин Новоселов өздерінің ашқан жаңалықтарын сипаттайтын үш беттік қағаз жазды. Табиғат оны екі рет қабылдамады, бір шолушы тұрақты екі өлшемді материалды оқшаулау мүмкін емес екенін айтты, ал екіншісі ондағы «жеткілікті ғылыми прогресті» көрмеді. Бірақ 2004 жылдың қазан айында Science журналында «Атомдық қалың көміртекті пленкалардағы электр өрісінің әсері» атты мақала жарияланып, ғалымдарға үлкен әсер қалдырды - олардың көз алдында қиял шындыққа айналды.
Таңбалар көшкіні
Дүние жүзіндегі зертханалар Геймнің жабысқақ таспа техникасын қолдана отырып, зерттеулерді бастады және ғалымдар графеннің басқа да қасиеттерін анықтады. Бұл ғаламдағы ең жұқа материал болғанымен, ол болаттан 150 есе берік болды. Графен резеңке сияқты иілгіш болып шықты және оның ұзындығының 120% дейін созылуы мүмкін. Филипп Кимнің, содан кейін Колумбия университетінің ғалымдарының зерттеулерінің арқасында бұл материал бұрын табылғанға қарағанда электр өткізгіштігі әлдеқайда жоғары екендігі анықталды. Ким графенді басқа ешбір материал оның субатомдық бөлшектерінің қозғалысын баяулата алмайтын вакуумға қойды және оның «ұтқырлығы» бар екенін көрсетті - электр зарядының жартылай өткізгіш арқылы өтетін жылдамдығы - кремнийден 250 есе жылдам.
Техникалық жарыс
2010 жылы, Андрей Гейм мен Константин Новоселов ашқан жаңалықтан кейін алты жыл өткен соң, оларға Нобель сыйлығы берілді. Ол кезде БАҚ графенді «ғажайып материал», «әлемді өзгерте алатын» зат деп атады. Оған физика, электротехника, медицина, химия және т.б. салалардағы академиялық зерттеушілер жүгінді. Батареяларда, икемді экрандарда, суды тұщыту жүйесінде, жетілдірілген күн батареяларында, өте жылдам микрокомпьютерлерде графенді пайдалануға патенттер берілді.
Қытай ғалымдары әлемдегі ең жеңіл материал – графен аэрогельін жасады. Ол ауадан 7 есе жеңіл – бір текше метр заттың салмағы небәрі 160 г. Графен аэрогельі құрамында графен мен нанотүтіктер бар гельді мұздатып кептіру арқылы жасалады.
Манчестер университетіне,Гэйм мен Новоселов жұмыс істейтін британ үкіметі оның негізінде ұлттық графен институтын құру үшін 60 миллион доллар инвестициялады, бұл елге әлемдегі ең үздік патент иелері – Корея, Қытай және АҚШ-пен тең болуға мүмкіндік береді. жаңа материалға негізделген әлемдегі алғашқы революциялық өнімдерді жасау үшін жарысыңыз.
Құрметті атақтар мен марапаттар
Тірі бақаның магниттік көтерілуімен жасалған тәжірибе Майкл Берри мен Андрей Гэм күткен нәтиже әкелмеді. Ig Нобель сыйлығы оларға 2000 жылы берілді
2006 жылы Ойын Scientific American 50 сыйлығын алды.
2007 жылы Физика институты оны Мотт сыйлығымен және медалімен марапаттады. Сонымен бірге, Game Royal Society мүшесі болып сайланды.
Game және Новоселов 2008 жылы «көміртектің моноатомдық қабатын ашқаны және оқшаулағаны және оның тамаша электрондық қасиеттерін анықтағаны үшін» еурофизика сыйлығын бөлісті. 2009 жылы ол Кербер сыйлығын алды.
2010 жылы АҚШ Ұлттық ғылым академиясының Андре Гейм Джон Карти сыйлығы "көміртектің екі өлшемді түрі графенді тәжірибе жүзінде жүзеге асырғаны және зерттегені үшін" берілді.
Сонымен қатар 2010 жылы ол Корольдік қоғамның алты құрметті профессоры атағының бірін және «графен мен оның тамаша қасиеттерін революциялық ашқаны үшін» Хьюз медалін алды. Геймге Делфт технологиялық университетінің, ETH Цюрих университетінің құрметті докторы атағы берілдіАнтверпен және Манчестер.
2010 жылы Нидерланд ғылымына қосқан үлесі үшін Нидерланд арыстаны орденімен марапатталды. 2012 жылы ғылымға сіңірген еңбегі үшін Game бакалавр рыцарлары дәрежесіне көтерілді. Ол 2012 жылдың мамырында Америка Құрама Штаттары Ғылым академиясының шетелдік корреспондент-мүшесі болып сайланды
Нобель сыйлығының лауреаты
Гаме мен Новоселов 2010 жылы физика бойынша Нобель сыйлығының графендегі ізашар жұмыстары үшін берілді. Сыйлық туралы естіген Гэйм оны биыл алады деп күтпегенін және жақын арада жоспарларын өзгертуді жоспарламайтынын айтты. Заманауи физик графен және басқа екі өлшемді кристалдар адамзаттың күнделікті өмірін пластик сияқты өзгертеді деген үмітін білдірді. Бұл сыйлық оны Нобель сыйлығын және Ig Нобель сыйлығын бір уақытта жеңіп алған алғашқы адам етті. Дәріс 2010 жылдың 8 желтоқсанында Стокгольм университетінде өтті.
