Кандидат химических наук Татьяна Зимина.

Нобелевскую премию по физике 2010 года присудили за исследования графена - двумерного материала, проявляющего необычные и одновременно весьма полезные свойства. Его открытие сулит не только новые технологии, но и развитие фундаментальной физики, результатом чего могут стать новые знания о строении материи. Лауреатами Нобелевской премии по физике нынешнего года стали Андре Гейм и Константин Новосёлов - профессора Манчестерского университета (Великобритания), выпускники Московского физико-технического института.

Атомы углерода в графене образуют двумерный кристалл с ячейками гексагональной формы.

Нобелевский лауреат по физике 2010 года Андре Гейм (род. в 1958 году) - профессор Манчестерского университета (Великобритания). Окончил Московский физико-технический институт, кандидатскую диссертацию защитил в Институте физики твёрдого тела (г. Черноголо

Нобелевский лауреат по физике 2010 года Константин Новосёлов (род. в 1974 году) - профессор Манчестерского университета (Великобритания) и выпускник Московского физико-технического института. Работал в Институте проблем технологии микроэлектроники и особо

Графен - одна из аллотропных форм углерода. Впервые был получен поэтапным отшелушиванием тонких слоёв графита. Графен, сворачиваясь, образует нанотрубку или фуллерен.

Одно из возможных применений графена - создание на его основе новой технологии расшифровки химической структуры (секвенирования) ДНК. Учёные из Института наноисследований Кавли (Kavli Institute of nanoscience, Нидерланды) под руководством профессора Декке

Графен, материал толщиной всего в один атом, построен из «сетки» атомов углерода, уложенных, подобно пчелиным сотам, в ячейки гексагональной (шести-угольной) формы. Это ещё одна аллотропная форма углерода наряду с графитом, алмазом, нанотрубками и фуллереном. Материал обладает отличной электропроводностью, хорошей теплопроводностью, высокой прочностью и практически полностью прозрачен.

Идея получения графена «лежала» в кристаллической решётке графита, которая представляет собой слоистую структуру, образованную слабо связанными слоями атомов углерода. То есть графит, по сути, можно представить как совокупность слоёв графена (двумерных кристаллов), соединённых между собой.

Графит - материал слоистый. Именно это свойство нобелевские лауреаты и использовали для получения графена, несмотря на то что теория предсказывала (и предыдущие эксперименты подтверждали), что двумерный углеродный материал при комнатной температуре существовать не может - он будет переходить в другие аллотропные формы углерода, например сворачиваться в нанотрубки или в сферические фуллерены.

Международная команда учёных под руководством Андре Гейма, в которую входили исследователи из Манчестерского университета (Великобритания) и Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов (Россия, г. Черноголовка), получила графен простым отшелушиванием слоёв графита. Для этого на кристалл графита наклеивали обычный скотч, а потом снимали: на ленте оставались тончайшие плёнки, среди которых были и однослойные. (Как тут не вспомнить: «Всё гениальное - просто»!) Позже с помощью этой техники были получены и другие двумерные материалы, в том числе высокотемпературный сверхпроводник Bi-Sr-Ca-Cu-O.

Сейчас такой способ называется «микромеханическим расслоением», он позволяет получать наиболее качественные образцы графена размером до 100 микрон.

Другой замечательной идеей будущих нобелевских лауреатов было нанесение графена на подложку из окиси кремния (SiO 2). Благодаря этой процедуре графен стало возможным наблюдать под микроскопом (от оптического до атомно-силового) и исследовать.

Первые же эксперименты с новым материалом показали, что в руках учёных не просто ещё одна форма углерода, а новый класс материалов со свойствами, которые не всегда можно описать с позиций классической теории физики твёрдого тела.

Полученный двумерный материал, будучи полупроводником, обладает проводимостью, как у одного из лучших металлических проводников - меди. Его электроны имеют весьма высокую подвижность, что связано с особенностями его кристаллического строения. Очевидно, что это качество графена вкупе с его нанометровой толщиной делает его кандидатом на материал, который мог бы заменить в электронике, в том числе в будущих быстродействующих компьютерах, не удовлетворяющий нынешним запросам кремний. Исследователи полагают, что новый класс графеновой наноэлектроники с базовой толщиной транзисторов не более 10 нм (на графене уже получен полевой транзистор) не за горами.

Сейчас физики работают над дальнейшим увеличением подвижности электронов в графене. Расчёты показывают, что ограничение подвижности носителей заряда в нём (а значит, проводимости) связано с наличием в SiO 2 -подложке заряженных примесей. Если научиться получать «свободновисящие» плёнки графена, то подвижность электронов можно увеличить на два порядка - до 2×10 6 см 2 /В. с. Такие эксперименты уже ведутся, и довольно успешно. Правда, идеальная двумерная плёнка в свободном состоянии нестабильна, но если она будет деформирована в пространстве (то есть будет не идеально плоской, а, например, волнистой), то стабильность ей обеспечена. Из такой плёнки можно сделать, к примеру, наноэлектромеханическую систему - высокочувствительный газовый сенсор, способный реагировать даже на одну-единственную молекулу, оказавшуюся на его поверхности.

Другие возможные приложения графена: в электродах суперконденсаторов, в солнечных батареях, для создания различных композиционных материалов, в том числе сверхлёгких и высокопрочных (для авиации, космических аппаратов и т.д.), с заданной проводимостью. Последние могут чрезвычайно сильно различаться. Например, синтезирован материал графан, который в отличие от графена - изолятор (см. «Наука и жизнь» № ). Получили его, присоединив к каждому атому углерода исходного материала по атому водорода. Важно, что все свойства исходного материала - графена - можно восстановить простым нагревом (отжигом) графана. В то же время графен, добавленный в пластик (изолятор), превращает его в проводник.

Почти полная прозрачность графена предполагает использование его в сенсорных экранах, а если вспомнить о его «сверхтонкости», то понятны перспективы его применения для будущих гибких компьютеров (которые можно свернуть в трубочку подобно газете), часов-браслетов, мягких световых панелей.

Но любые приложения материала требуют его промышленного производства, для которого метод микромеханического расслоения, используемый в лабораторных исследованиях, не годится. Поэтому сейчас в мире разрабатывается огромное число других способов его получения. Уже предложены химические методы получения графена из микрокристаллов графита. Один из них, к примеру, даёт на выходе графен, встроенный в полимерную матрицу. Описаны также осаждение из газовой фазы, выращивание при высоком давлении и температуре, на подложках карбида кремния. В последнем случае, который наиболее приспособлен к промышленному производству, плёнка со свойствами графена формируется при термическом разложении поверхностного слоя подложки.

Фантастически велика ценность нового материала для развития физических исследований. Как указывают в своей статье, опубликованной в 2008 году в журнале «Успехи физических наук», Сергей Морозов (Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН), Андре Гейм и Константин Новосёлов, «фактически графен открывает новую научную парадигму - ”релятивистскую” физику твёрдого тела, в которой квантовые релятивистские явления (часть которых не реализуема даже в физике высоких энергий) теперь могут быть исследованы в обычных лабораторных условиях… Впервые в твёрдотельном эксперименте можно исследовать все нюансы и многообразие квантовой электродинамики». То есть речь идёт о том, что многие явления, для изучения которых требовалось строительство огромных ускорителей элементарных частиц, теперь можно исследовать, вооружившись гораздо более простым инструментом - тончайшим в мире материалом.

Комментарий специалиста

Мы думали о полевом транзисторе…

Редакция попросила прокомментировать результаты работы нобелевских лауреатов Андре Гейма и Константина Новосёлова их коллегу и соавтора. На вопросы корреспондента «Науки и жизни» Татьяны Зиминой отвечает заведующий лабораторией Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (г. Черноголовка) Сергей Морозов.

Как вообще родилась идея получить двумерный углеродный материал? В связи с чем? Ожидали какие-либо необычные свойства у этой формы углерода?

Первоначально у нас не было цели получить двумерный материал из полуметалла, мы пытались сделать полевой транзистор. Металлы, даже толщиной в один атом, для этого не годятся - в них слишком много свободных электронов. Сначала мы получали счётное число атомных плоскостей с кристалла графита, затем стали делать всё более и более тонкие пластинки, пока не получили одноатомный слой, то есть графен.

Графен давно, с середины ХХ века, рассматривали теоретики. Они же и ввели само название двумерного углеродного материала. Именно графен стал у теоретиков (задолго до его экспериментального получения) отправной точкой для расчёта свойств других форм углерода - графита, нанотрубок, фуллеренов. Он же и наиболее хорошо теоретически описан. Конечно, какие-то эффекты, обнаруженные теперь экспериментально, теоретики просто не рассматривали. Электроны в графене ведут себя подобно релятивистским частицам. Но никому в голову раньше не приходила идея изучать, как будет выглядеть эффект Холла в случае релятивистских частиц. Мы обнаружили новый тип квантового эффекта Холла, который явился одним из первых ярких подтверждений уникальности электронной подсистемы в графене. То же можно сказать о присущем графену парадоксе Клейна, известному из физики высоких энергий. В традиционных полупроводниках или металлах электроны могут туннелировать сквозь потенциальные барьеры, но с вероятностью существенно меньше единицы. В графене электроны (подобно релятивистским частицам) проникают даже сквозь бесконечно высокие потенциальные барьеры безотражательно.

Почему считалось, что двумерный углеродный материал (графен) будет неустойчив при комнатной температуре? И как тогда его удалось получить?

Ранние работы теоретиков, в которых показана неустойчивость двумерных материалов, относились к бесконечной идеальной двумерной системе. Более поздние работы показали, что в двумерной системе всё-таки может существовать дальний порядок (который присущ кристаллическим телам. - Прим. ред.) при конечной температуре (комнатная температура для кристалла - достаточно низкая температура). Реальный же графен в подвешенном состоянии всё же, видимо, не идеально плоский, он слегка волнистый - высота поднятий в нём порядка нанометра. В электронный микроскоп эти «волны» не видны, но есть другие их подтверждения.

Графен - это полупроводник, если я правильно понимаю. Но кое-где я нахожу определение - полуметалл. К какому же классу материалов он относится?

Полупроводники имеют запрещённую зону определённой ширины. У графена она - нулевая. Так что его можно назвать полупроводником с нулевой запрещённой зоной или же полуметаллом с нулевым перекрытием зон. То есть он занимает промежуточное положение между полупроводниками и полуметаллами.

Кое-где в популярной литературе упоминается о других двумерных материалах. Пробовала ли ваша группа получить какие-либо из них?

Буквально через год после получения графена мы получили двумерные материалы из других слоистых кристаллов. Это, например, нитрид бора, некоторые дихалькогениды, высокотемпературный сверхпроводник Bi-Sr-Ca-Cu-O. Они не повторяли свойств графена - одни из них вообще были диэлектриками, другие имели очень низкую проводимость. Многие исследовательские группы в мире занимаются изучением двумерных материалов. Сейчас мы используем нитрид бора в качестве подложки для графеновых структур. Оказалось, это радикально улучшает свойства графена. Также, если говорить о применении графена для создания композитных материалов, нитрид бора здесь один из главных его конкурентов.

- Какие существующие методы получения графена наиболее перспективны?

На мой взгляд, сейчас существуют два таких основных метода. Первый - это рост на поверхности плёнок некоторых редкоземельных металлов, а также меди и никеля. Затем графен надо перенести на другие подложки, и это уже научились делать. Данная технология переходит в стадию коммерческих разработок.

Другой метод - выращивание на карбиде кремния. Но хорошо бы научиться растить графен на кремнии, на котором построена вся современная электроника. Тогда бы разработка графеновых устройств пошла бы семимильными шагами, поскольку графеновая электроника естественным путём расширила бы функциональные возможности традиционной микроэлектроники.

Новоселов Константин Сергеевич родился 23 августа 1974 г. в Нижнем Тагиле (Свердловская область). Отец, Сергей Викторович, работал инженером на Уралвагонзаводе, мать, Татьяна Глебовна, - учителем английского языка. В настоящее время родители проживают в Москве.

Учился в нижнетагильской школе № 39, директором которой был его дед Виктор Константинович, в этой же школе преподавала мать. В шестом классе занял первое место в Свердловской областной олимпиаде по физике, в 1990 и 1991 гг. участвовал во Всесоюзных олимпиадах по физике и математике (входил в десятку сильнейших). Параллельно в старших классах обучался в заочной физико-технической школе Московского физико-технического института (МФТИ).

В 1997 г. окончил с отличием факультет физической и квантовой электроники МФТИ по специализации "наноэлектроника".

Доктор философии (PhD). В 2004 г. в защитил в Университете Неймегена (University of Nijmegen, Нидерланды) диссертацию на тему "Создание и применение мезоскопических микрозондов на основе квантового эффекта Холла".

С 1997 г. по 1999 г. - аспирант Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук (ИПТМ РАН) в Черноголовке Московской области.

В 1999 г. переехал в Нидерланды и начал работать в лаборатории высокого магнитного поля Университета Неймегена, где его научным руководителем стал Андрей Гейм (выпускник МФТИ, в конце 1980-х - сотрудник ИПТМ РАН).

В 2001 г. вместе с Геймом переехал на работу в Великобританию. Был принят в Манчестерский университет (University of Manchester) на должность научного сотрудника.

Занимается исследованиями в области мезоскопической физики и нанотехнологий. В 2000 г. был одним из авторов исследования свойств сверхпроводников размерами менее одного микрометра. В 2003 г. вместе с Геймом создал липкую ленту с использованием механизма прилипания лап геккона.

Основным научным достижением Константина Новоселова являются исследования графена - новой аллотропной (отличной по свойствам и строению) модификации углерода, перспективного материала для наноэлектроники. В 2004 г. Новоселов и Гейм впервые в истории смогли в лабораторных условиях получить из графита графеновую пленку толщиной в один атом.

Является профессором школы физики и астрономии Манчестерского университета. По состоянию на 2014 г., преподает курс "Передовые рубежи физики твердого тела".

За "основополагающие эксперименты с двумерным материалом графеном" 5 октября 2010 г. Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике (вместе с Геймом). Стал самым молодым нобелевским лауреатом по физике за последние 37 лет (с 1973 г.) и единственным на 2010 г. лауреатом во всех областях, родившимся позднее 1970 г.

Командор ордена Нидерландского льва (2010; за выдающийся вклад в нидерландскую науку). За заслуги перед наукой удостоен звания рыцаря-бакалавра (присвоено 31 декабря 2011 г. указом королевы Елизаветы II). Посвящен в рыцари ордена Британской империи: торжественную церемонию в Букингемском дворце провела в мае 2012 г. дочь королевы Великобритании принцесса Анна.

Лауреат европейской премии Николаса Курти (Nicholas Kurti European Prize; 2007; за работы в сфере исследования низких температур и магнитных полей). В 2008 г. за открытие графена получил приз "Еврофизика" (Europhysics Prize).

С 2011 г. член (феллоу) Лондонского королевского научного общества, в 2013 г. награжден его медалью Леверхульма (Leverhulme Medal) за работы над графеном.

С 2013 г. - иностранный член Болгарской академии наук.

Проживает в Манчестере, является гражданином России и подданным Великобритании.

Супруга - Ирина, микробиолог. Дочери-близнецы - Виктория и Софья (2009 г.р.).

Любит играть на пианино.

В Стокгольме объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по физике за 2010 год. Ими стали профессор Андрей Гейм и профессор Константин Новосёлов. Оба лауреата, работающие в британском университете Манчестера, - выходцы из России. 52-летний Андрей Гейм является подданным Нидерландов, а 36-летний Константин Новосёлов имеет российское и британское гражданство.

Самой престижной в мире научной премии, размер которой составляет в этом году около 1,5 миллионов долларов, учёные удостоены за открытие графена - сверхтонкого и крайне прочного материала, представляющего собой углеродную пленку толщиной в один атом.

О том, какие трудности возникли при открытии графена и каково практическое применение этого материала, рассказывает в эфире Радио Свобода научный редактор журнала "Вокруг света" Александр Сергеев:

Сам факт получения графена учеными замечателен. Теоретически графен был предсказан еще за полвека до его синтеза. В школе все проходили структуру графита - это обычный карандаш. Атом углерода образует тонкие слои, которые многократно наслаиваются друг на друга. Каждый слой состоит из шестиугольных ячеек, которые, как пчелиные соты, состыковываются друг с другом.

Проблема была в том, чтобы получить один слой, отделенный от выше и ниже лежащих. Для одиночного слоя этого двумерного кристалла, называемого так потому, что третьего измерения у него нет, предсказывалась куча разных интересных физических свойств. Ставилось много экспериментов. Но добиться отделения одного слоя от всех остальных с устойчивым результатом не удавалось.

Андрей Гейм и Константин Новоселов придумали способ, которым они смогли выделить этот слой и убедиться впоследствии, что он действительно один. Затем ученые смогли измерить его физические свойства и проверить, что теоретические предсказания более-менее верны. Этот эксперимент очень прост: ученые взяли обычный карандаш, кусочек графита. Липкой лентой с него сняли слой графита, а затем начали его отшелушивать. Когда оставались 1-2 слоя, графит переносили на кремниевую подложку.

Почему не удавались все прежние эксперименты? Потому что (и это предсказывалось теоретически) графеновая пленка, двумерный углеродный кристалл, неустойчива к скручиванию. Чуть только она окажется в свободном состоянии, она немедленно начнет комкаться. Было даже такое мнение, что графен выделить невозможно. Работа ученых была сделана в 2004 году, а в 2009 уже был получен кусочек графена. То есть, лист графена размером почти в сантиметр. А сейчас говорится уже о десятках сантиметров.

- А зачем вообще нужен этот графен?

Вся электроника сейчас движется в направлении уменьшения размеров элементов - транзисторов, электродов и т. д. Чем меньше элементы внутри процессора, тем больше элементов можно в него поместить и тем мощнее можно собрать процессор. Следовательно, в нем будут выполняться более сложные логические операции. Что может быть тоньше, чем один атомарный слой? Графен обладает свойством тонкости.

Кроме того, он проводит электричество. И - практически прозрачен. В то же время, он достаточно прочен: это один из самых прочных материалов в расчете на один атомарный слой. Он практически не пропускает через себя никакие другие вещества. Даже газообразный гелий не может просочиться сквозь графен, поэтому это вполне надежное покрытие. Его можно использовать, например, в сенсорных экранах, потому что прозрачный электрод не будет заслонять изображение. Его можно попытаться использовать в электронике. Сейчас пытаются разрабатывать транзисторы на основе графенов. Правда, здесь есть свои трудности. У графена есть аномальные свойства, которые несколько затрудняют его применение в транзисторах. Но после того, как научились получать атомарные слои, вероятно, это уже преодолимые преграды. Это принципиально новый материал. Ничего похожего до сих пор не было. Самый тонкий монослой проводника, который можно использовать в технике, в электронике.

У новых нобелевских лауреатов довольно сложная биография. Один из них - подданный Нидерландов, у другого - два паспорта: британский и российский. Работали они, насколько известно, в научном центре в Манчестере, Англия. Наука становится интернациональной, или это грустная судьба российских ученых - совершать великие открытия, только если они выезжают за рубеж?

Для того, чтобы заниматься серьезными научными работами, нужна не только материально-техническая база, но и просто спокойствие духа. Ученый не должен быть заморочен какими-то вопросами. Андрей Гейм 10 лет назад получил Шнобелевскую премию за эксперименты по магнитному левитированию лягушек. Шнобелевская премия - это шуточная антипремия за бессмысленные работы. Ученому необходима определенная вольность в своей деятельности. Тогда рождаются идеи. Сегодня лягушек левитировал, а завтра получаю графены.

Если у человека есть такие условия, то он работает эффективнее. Ведь оба нынешних нобелевских лауреата по физике учились в МФТИ (Московский физико-технический институт - РС). И очень скоро уехали в Голландию, в Великобританию, потому что там атмосфера работы более благоприятна для поиска научных средств, необходимых для того, чтобы вести исследования. Углеродные пленки они отрывали скотчем, но измерять-то их надо было атомно-силовым микроскопом. Значит, этот микроскоп должен был быть. В России они, конечно, есть, но к ним гораздо сложнее получить доступ.

Если я скажу, что в России хорошее базовое образование, которое позволяет выращивать лауреатов Нобелевских премий, но в то же время отсутствует серьезная научная высокотехнологическая база для экспериментов, это будет верно?

Как и в любом обобщении, здесь есть некоторая натяжка. С образованием у нас уже не так хорошо и гладко, потому что во многих местах научные школы разрушаются. Сказался большой перерыв в работе 90-е годы. В России есть единичные школы, где все держится еще очень неплохо, но есть проблемы с оборудованием и ведением серьезных дорогостоящих исследований. Куда-то это оборудование попадает: время от времени делаются довольно серьезные закупки, например, в Курчатовский институт. Но насколько эффективно оно там применяется - большой вопрос. Поэтому в одних местах есть сильная научная школа, а в других - средства на технику. Обменяться между собой им достаточно сложно из соображений престижна и бюрократии. В России тоже возможны исследования высокого класса, но их гораздо труднее вести - здесь более тяжелая среда для работы.

Научные исследования многогранны. Но есть ли отдельные направления, которые Нобелевским комитетом определяются как прорывные? За которые легче получить Нобелевскую премию? Или таких направлений нет?

Я посмотрел список лауреатов Нобелевских премий по физике за последние 20 лет. Однозначной тенденции нет. Пожалуй, достаточно много премий в области физики элементарных частиц, фундаментальных физических взаимодействий. Это и понятно - там делают достаточно интересные работы. Но тут надо учитывать важный момент. Часто говорят, что, чтобы получить Нобелевскую премию, недостаточно сделать прорывную работу. Нужно еще дожить до того времени, когда ее оценят. Поэтому Нобелевская премия, как правило, присуждается людям в очень почтенном возрасте. С этой точки зрения Нобелевская премия по физике этого года является исключением из правил. Новоселову сейчас 36 лет. За последние 20 лет среди премий по физике такого случая не было и, по-моему, не было вообще! За последние 8 лет никто из ученых младше 50 лет не получал Нобелевскую премию, а многие получали ее в возрасте за 70, а то и за 80 лет за работы, сделанные десятки лет назад.

Нынешняя Нобелевская премия была вручена в нарушение правил. Может быть, Нобелевский комитет почувствовал, что премия становится геронтологической и надо снижать возраст ее получения. В последний раз в "молодом" возрасте премия по физике вручалась в 2001 году. Лауреатам было от 40 до 50 лет.

Сейчас, видимо, сделана установка на актуальные экспериментальные работы. Так, хотя в Нобелевскую премию не входит астрономия, за последние 10 лет было две очень важных премии по астрофизике. Были премии по физике высоких энергий и физике элементарных частиц, по физике твердого тела, по физике конденсированного состояния - то есть, твердого, жидкого и прочих состояний, в которых атомы находятся вплотную друг к другу. Почти все эти работы, так или иначе, завязаны на квантовую физику.

- А почему именно квантовая теория? Это связано с какими-то личными пристрастиями членов Нобелевского комитета? Или это действительно ближайшее научное будущее?

Причина очень простая. На самом деле, вся физика, кроме теории гравитации, сегодня квантовая. Практически все новое, что делается в области физики, за исключением отдельных побочных направлений, доработок и прорывов, которые были в прошлом, основано на квантовой физике. Только гравитация пока еще не поддалась этому "квантованию". А все остальное, что касается фундамента физики - это квантовая теория и квантовая теория материй.

МОСКВА, 5 окт - РИА Новости. Нобелевская премия 2010 года по физике стала праздником сразу для двух стран, для родины лауреатов - России, и для их нынешнего дома - Британии. Шведские академики присудили высшую научную награду Андрею Гейму и Константину Новоселову за открытие двумерной формы углерода - графена, заставив российских ученых сетовать на утечку мозгов, а британских - надеяться на сохранение финансирования науки.

"Жаль, что свои открытия Гейм и Новоселов сделали за рубежом", - сказал РИА Новости завкафедрой физики полимеров и кристаллов МГУ, академик РАН Алексей Хохлов.

"Правительству следует извлечь уроки из решения Нобелевского комитета", - прокомментировал присуждение Нобелевской премии по физике президент Королевского научного общества профессор Мартин Риз. Он напомнил о том, что многие ученые, в том числе иностранные, которые работают в Британии, в случае сворачивания финансирования могут просто уехать в другие страны.

Британское правительство 20 октября обнародует планы серьезного урезания государственных расходов . Наука и высшее образование, как ожидается, станут одной из сфер, которые сокращения затронут наиболее остро.

Выпускники МФТИ Гейм и Новоселов, работающие в Манчестере, получили премию "за новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена". Они разделят между собой 10 миллионов шведских крон (около одного миллиона евро). Церемония вручения награды пройдет в Стокгольме 10 декабря, в день кончины ее основателя - Альфреда Нобеля.

Графен стал первым в истории двумерным материалом , состоящим из единичного слоя атомов углерода, соединенных между собой структурой химических связей, напоминающих по своей геометрии структуру пчелиных сот. Долгое время считалось, что такая структура невозможна.

"Считали, что таких двумерных однослойных кристаллов не может существовать. Они должны потерять устойчивость и превратиться в нечто другое, ведь это фактически плоскость без толщины", - сказал РИА Новости бывший начальник лауреатов, директор Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (ИПТМ) Вячеслав Тулин.

Однако "невозможный" материал, как оказалось, обладает уникальными физико-химическими свойствами, которые делают его незаменимым в самых разных сферах. Графен проводит электричество так же хорошо, как медь, на его базе можно создавать сенсорные экраны, фотоэлементы для солнечных батарей, гибкие электронные приборы.

"Это будущая революция в микроэлектронике. Если сейчас компьютеры гигагерцовые, то будут терагерцовые и так далее. На базе графена будут создавать транзисторы и все другие элементы электронных схем", - сказал РИА Новости профессор кафедры квантовой электроники МФТИ Алексей Фомичев.

Одну область применения графен уже нашел: это солнечные фотоэлементы. "Раньше при производстве фотоэлементов в качестве прозрачного электрода применялись оксиды индия, допированные оловом. Но оказалось, что несколько слоев графена гораздо эффективнее", - сказал Александр Вуль, завлабораторией физики кластерных структур петербургского Физико-технического института имени Иоффе РАН.

Первые с физтеха

Андрей Гейм и Константин Новоселов - первые в истории выпускники Московского физико-технического института, получившие Нобелевскую премию: до этого лауреатами становились основатели и сотрудники МФТИ - Петр Капица, Николай Семенов, Лев Ландау, Игорь Тамм, Александр Прохоров, Николай Басов, Виталий Гинзбург и Алексей Абрикосов. Гейм закончил факультет общей и прикладной физики (ФОПФ) в 1982 году, Новоселов - факультет физической и квантовой электроники (ФФКЭ) в 1997 году. Оба выпускника получили красные дипломы.

"Это суперновость. Мы очень рады решению Нобелевского комитета. МФТИ уже направил поздравления новым Нобелевским лауреатам", - сообщил РИА Новости во вторник ректор МФТИ Николай Кудрявцев.

По словам ректора, сотрудники "подняли из архива их личные дела и убедились, что это были выдающиеся студенты". При этом Андрей Гейм не поступил в институт с первого раза, год проработав на заводе, но "проявил упорство" и стал студентом МФТИ.

"В течении всего времени учебы на ФОПФе Гейм получал самые высокие отзывы от преподавателей. А выпускную работу Гейма дипломная комиссия оценила исключительно высоко", - сообщил руководитель МФТИ.

Студент 152-й группы факультета физической и квантовой электроники Константин Новоселов, как отметил Кудрявцев, "посещал занятия нерегулярно, но все задания сдавал успешно и в срок".

"И отзывы преподавателей о Новоселове - также самые высокие. Это значит, что он был настолько талантлив, что ему, в общем-то, было необязательно ходить на все занятия", - прокомментировал архивные документы ректор МФТИ.

От Шнобеля к Нобелю

Коллега Гейма, Константин Новоселов , стал самым молодым Нобелевским лауреатом с российским гражданством: 36-летний физик на шесть лет моложе своего советского коллеги Николая Басова, в 42 года получившего премию 1964 года за работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе.

Самым молодым лауреатом во всей истории Нобелевской премии стал Лоуренс Брэгг, в 25 лет разделивший премию по физике со своим отцом, Уильямом Генри Брэггом. Следующие четыре позиции в списке самых молодых в истории лауреатов также занимают физики: Вернер Гейзенберг, Цзундао Ли, Карл Андерсон и Поль Дирак получили премии в 31 год.

Константин Новоселов, однако, войдет в историю премии как первый представитель поколения, родившегося в 1970-е годы. Как сообщает сайт премии, предыдущее десятилетие в списке лауреатов представляют физик Эрик Корнелл, биологи Кэрол Грейдер и Крейг Мелло, а также президент США Барак Обама, получивший Нобелевскую премию мира. Никого моложе 1961 года рождения, кроме Новоселова, в списке лауреатов нет.

Кто же он? Новоселов Константин Сергеевич!

Биография

Известный ученый родился в городе Нижнем Тагиле Свердловской области 23 августа 1974 года в семье инженера и преподавательницы по английскому языку в школе № 39, основателем и директором которой был некогда его дед, Виктор Константинович Новоселов.

Будучи в шестом классе, Константин обнаруживает незаурядные способности и занимает первое место в областной олимпиаде по физике, и чуть позже, на всесоюзной олимпиаде, повторяет успех, войдя в десятку сильнейших. В 1991 году оканчивает дополнительную Заочную физико-техническую школу и в том же году становится студентом Московского физико-технического института. Он обучается по специальности "нанотехнология" на факультете физической и квантовой электроники, и с отличием оканчивает институт, после чего его принимают на работу в ИПТМ РАН (Институт проблем технологии микроэлектроники РАН) в Черноголовке. Там он оканчивает аспирантуру под руководством Юрия Дубровского.

За границей

В 1999 году Константин Сергеевич Новоселов - физик, с уже сложившейся репутацией, переезжает в Нидерланды. Там, в Университете Неймегена, он работает вместе с Андреем Геймом. С 2001 года ученые вместе работают уже в Манчестерском университете. В 2004 году получает степень доктора философии (руководитель Ян-Кеес Маан).

На данный момент Константин Сергеевич Новоселов - профессор Королевского общества и профессор физико-математических наук в Манчестерском университете и имеет двойное гражданство (Россия и Великобритания). Сейчас проживает в Манчестере.

Исследования

Чем известен Константин Сергеевич Новоселов? По мнению аналитического агенства Thomson Reuters, русско-британский физик является одним из часто цитируемых ученых. Из-под его пера вышли 190 научных статей. Однако самым значимым его исследованием является, конечно, графен. Многие слышали это слово, которое кажется простым и знакомым. Технология действительно лаконична и элегантна, как и все гениальное. Дальнейшее изучение возможно, введет человечество в эру сверхбыстрых и сверхтонких мобильных и компьютерных устройств, электрокаров и прочных, но очень легких конструкций.

Награды

Когда Константин Сергеевич Новоселов стал работать в Манчестерском университете, его руководителем стал старший коллега из России, К тому времени тот уже давно занимался исследованиями в этой области и сумел воспроизвести механизм прилипания лап геккона, и на основе него создал липкую ленту, которую физики позже использовали в работе с графеном. До этого Гейму помогал некий китайский студент, но, по словам самого физика, работа стала продвигаться только после того, как за дело взялся Новоселов Константин Сергеевич. Нобелевская премия была присуждена им в октябре 2010 года. Новоселов теперь известен как самый молодой нобелевский лауреат по физике (за последние 37 лет), мало того, на данный момент он является единственным ученым среди нобелевских премиатов, родившимся позже 1970 года.

В том же 2010 году Новоселов получает звание командора ордена Нидерландского льва за существенный вклад в науку Нидерландов, а чуть позже, в 2011 году, указ королевы Елизаветы ll делает его рыцарем-бакалавром, уже за вклад в науку Великобритании. Торжественная церемония посвящения в рыцари проходила чуть позже, весной 2012 года, как и полагается, в Букингемском дворце. Вела ее дочь королевы, принцесса Анна.

Надо сказать, что Константин Сергеевич Новоселов, научная и общественная деятельность которого весьма обширны, получил еще одну престижную награду за исследования графена, став лауреатом премии "Еврофизика" в 2008 году. Она присуждается раз в два года, нобелевских лауреатов среди ее премиантов было всего тринадцать. Премия заключается в денежном вознаграждении и соответствующем сертификате. Также он получил премию Курти, однако уже не за графен, а за список достижений в работе со сферой низких температур и магнитных полей.

О семье и жизни

Константин Новоселов счастлив в браке с супругой Ириной. Хотя она тоже русская, познакомились ученые за границей, в Нидерландах. Ирина родом из Вологды, занимается исследованиями в области микробиологии, (диссертацию защитила в Санкт-Петербурге). У пары две дочери, двойняшки Софья и Вика родились в 2009 году.

Константин Сергеевич, по его собственным словам, не тот отец, который неделями просиживает в лаборатории, пропуская детство собственных детей. Для него изобрести самый маленький в мире транзистор и научить дочь считать до двадцати семи - нечто, стоящее в одном ряду. "Этого никто никогда до тебя не делал", - говорит он.

В свою очередь, его родители никогда не пытались ограничивать сына в интересах. Они всегда были уверены, что их сын очень одарен, и, как говорит сам физик, не удивились, когда он получил Нобелевскую премию.

В интервью для журнала Esquire он признался, что мечтает научиться играть на фортепиано. Он обучается, однако, по его собственному признанию, результаты пока посредственные.

Об СССР

Константин Сергеевич родился в СССР и получил отличное образование. Он сам признается, что такие глубокие знания мало где можно получить. Но в Россию возвращаться не собирается. Пожалуй, именно из-за этого некоторые журналисты невольно упрекают его в отсутствии патриотизма. На это ученый отвечает, что дело не в деньгах, просто в Британии работать спокойнее, ведь в твои дела никто не вмешивается.

Новоселов относится к жизни легко, не зацикливается на неудачах - это одно из его основных правил. Если возникают трудности в отношениях с людьми, он старается не доводить до разрыва, но, если это неизбежно, оставляет последнее слово за другим человеком. У известного физика возникает множество обычных жизненных проблем, например, он был бы готов потратить любые деньги, лишь бы получить немного свободного времени.

Но свою жизнь на работу и отдых он не делит, возможно, в этом и есть ключ продуктивности ученого. Дома он думает о физике, а на работе - просто отдыхает душой.

Что такое графен

Несмотря, конечно, на все достижения в области физики, главной работой Новоселова был и пока остается графен. Эта структура, которую впервые получить в лабораторных условиях удалось именно нашим соотечественникам, является двумерной "сеткой" из атомов углерода толщиной всего в один атом. Сам Новоселов утверждает, что технология не является сложной и создать графен может каждый, чуть ли не из подручных средств. Он говорит, что достаточно для начала купить хороший графит, хотя можно использовать даже карандаши, а также потратиться немного на кремниевые подложки и скотч. Все, набор для создания графена готов! Таким образом, материал не станет достоянием исключительно больших корпораций, Новоселов и Гейм буквально подарили его всему миру.

Удивительные свойства

Также физик удивляется электронным свойствам этого материала. По его словам, графен можно использовать в транзисторах, что и пытаются уже сейчас делать в некоторых компаниях, заменяя привычные детали в мобильных устройствах.

По утверждениям Новоселова, графен произведет революцию в технологиях. Неотъемлемая часть любого фантастического фильма - это невероятные гаджеты, прозрачные, тонкие, не бьющиеся и с огромным функционалом. Если графен постепенно заменит устаревший кремний, технологии из кинематографа появятся и в жизни.

Чем еще примечательны исследования Новоселова и Гейма? Тем, что они практически мгновенно перекочевали из лабораторий на конвейеры, и даже больше - оказались очень полезны уже в первые годы.

Технологии будущего

Где же сейчас применяется графен? Казалось бы, столь недавно открытый материал еще не мог распространиться широко, и отчасти это действительно так. Практически все разработки носят пока экспериментальный характер и не выпущены в массовое производство. Однако применять этот материал пытаются сейчас буквально во всех сферах, что, пожалуй, можно назвать настоящей "графеновой лихорадкой".

Сам графен, несмотря на малый вес и практически полную прозрачность (он поглощает 2 % проходящего света, ровно столько же, сколько обыкновенное оконное стекло), материал очень прочный. Недавние исследования американских ученых показали, что графен отлично смешивается с пластиком. Это в результате дает сверхпрочный материал, который можно использовать во всех областях, начиная от производства мебели и мобильных телефонов и заканчивая ракетостроением.

Из графена уже сейчас созданы опытные образцы аккумуляторов для электрокаров. Они отличаются большой емкостью и малым временем зарядки. Возможно, именно так будет решена проблема с электромобилями, и транспорт станет дешевым и экологичным.

Графен используется в разработках новых сенсорных панелей для телефонов. Если классические сенсоры могут работать только на ровной поверхности, то графен этого недостатка лишен, ведь его можно гнуть как угодно. К тому же высокая электропроводность позволит сделать отклик минимальным.

В авиации

Корпуса ракет и самолетов, сделанные с применением графена, будут в несколько раз легче, что сильно снизит затраты на топливо. Полеты станут такими дешевыми, что позволить себе путешествие на другой край земли сможет позволить себе каждый. Но, помимо пассажирских перевозок, это скажется, конечно, и на грузовых. Снабжение отдаленных уголков планеты станет гораздо лучше, а значит, жить и работать там станет больше людей.