Andrey Geim, fizician științific modern: biografie, realizări științifice, premii și premii

Sir Andrey Konstantinovich Geim este membru cu drepturi depline al Societății Regale, un angajat al Universității din Manchester și un fizician britanico-olandez, născut în Rusia. Împreună cu Konstantin Novoselov în 2010, a primit Premiul Nobel pentru fizică pentru lucrarea sa pe grafen. În prezent este profesor de Regius și director al Centrului pentru Mesonoză și Nanotehnologie la Universitatea din Manchester.

Andrey Geim: Biografie

Sa născut la 21.10.58 în familia lui Konstantin Aleksejevici Geim și Nina Nikolaevna Bayer. Părinții săi erau ingineri sovietici de origine germană. Potrivit lui Geim, bunica mamei sale era evreiască și a suferit de antisemitism, pentru că numele lui suna evreu. Are un frate Vladislav. În 1965, familia sa sa mutat la Nalchik, unde a studiat la o școală specializată în limba engleză. După ce a absolvit cu onoruri, a încercat de două ori să intre în MEPhI, dar nu a fost acceptat. Apoi a trimis documente MFTI, iar de data aceasta a reușit să o facă. Potrivit lui, elevii au studiat foarte greu - presiunea a fost atât de puternic încât oamenii de multe ori sa rupt în jos și a plecat de școală, iar unii sa încheiat cu depresie, schizofrenie si suicid.

Carieră academică

Andre Geim a primit diploma în 1982, iar în 1987 a devenit doctor în fizică a Metalelor Institutul de Fizică Solid State în Chernogolovka. Potrivit om de știință, în timp ce el nu a vrut să se angajeze în această direcție, preferând să fizica particulelor elementare și astrofizică, dar astăzi el a fost mulțumit de alegerea lor.

Geim a lucrat ca cercetător asociat la Institutul de Microelectronică Tehnologii în științe, iar din 1990 - Universitatea din Nottingham (de două ori), baie și Copenhaga. Potrivit lui, în străinătate s-ar putea angaja în cercetare, și nu să se ocupe de politică, și, prin urmare, a decis să părăsească URSS.

Lucrați în Olanda

Primul său post full-time Andre Geim a câștigat în 1994, când a devenit profesor asistent de la Universitatea din Nijmegen, unde sa concentrat pe superconductivitatea mezoscopic. Ulterior a primit cetățenia olandeză. Unul dintre absolvenții săi a fost Konstantin Novoselov, care a devenit principalul său partener științific. Cu toate acestea, potrivit lui Geim, cariera sa academică din Țările de Jos era departe de a fi neclară. El a fost oferit un post de profesor la Nijmegen și Eindhoven, dar a refuzat pentru că el a găsit sistemul universitar olandez este prea ierarhică și executarea politicianism, este destul de similar cu britanic, în cazul în care fiecare angajat este egal. În prelegerea joc Nobel mai târziu, el a spus că această situație a fost un pic ireal, pentru că în afara universității a fost primit cu căldură peste tot, inclusiv superiorul său, și alți oameni de știință.

Mutarea în Marea Britanie

În 2001, jocul a devenit profesor de fizica la Universitatea din Manchester, iar în 2002 a fost numit director al mezonauki Manchester Center si nanotehnologia și profesorul Lenguorti. Soția și co-autorul său de lungă durată, Irina Grigorieva, s-au mutat de asemenea la Manchester ca profesor. Ulterior, li s-au alăturat și Konstantin Novoselov. Din 2007, Geim a devenit un cercetător senior al Consiliului pentru Inginerie și Cercetare Fizică. În 2010, Universitatea din Nijmegen la numit profesor de materiale inovatoare și nano-științe.

cercetare

El a reușit să găsească o modalitate simplă de a izola un strat de atomi de grafit, cunoscut sub numele de grafen, în colaborare cu oamenii de știință de la Universitatea din Manchester și IMT. În octombrie 2004, grupul a publicat rezultatele lucrărilor sale în revista Science.

Grafenul constă într-un strat de carbon, ale cărui atomi sunt aranjate sub formă de hexaedruri bidimensionale. Este cel mai subțire material din lume, și unul dintre cele mai durabile și mai solide. Substanța are multe utilizări potențiale și este o alternativă excelentă la siliciu. Potrivit lui Geim, una dintre primele aplicații ale grafenului poate fi dezvoltarea unor ecrane tactile flexibile. El nu a brevetat noul material, deoarece pentru asta ar avea nevoie de un anumit domeniu de activitate și partener în industrie.

Fizicianul a fost implicat în dezvoltarea unui adeziv biomimetic, care a devenit cunoscut ca banda gecko din cauza lipiciunii membrelor gecko. Aceste studii sunt încă în stadii incipiente, dar ele dau deja speranța că în viitor oamenii vor putea să urce pe plafoane, ca Spider-Man.

În 1997, Geim ia în considerare posibilele efecte ale magnetismului asupra apei, ceea ce a dus la celebra deschiderea de levitație diamagnetice directe a apei, care este renumit pentru demonstrația levita o broască. De asemenea, a lucrat la supraconductivitate și a fost implicat în fizica mesoscopică.

În ceea ce privește alegerea subiectelor cercetării sale, Geim a spus că a disprețuit abordarea atunci când mulți oameni aleg subiectul pentru teza de doctorat și apoi continuă același subiect până la pensionare. Înainte de a-și primi primul post cu normă întreagă, și-a schimbat subiectul de cinci ori și ia ajutat să învețe foarte mult.

În 2001 a fost numit co-autor al hamsterului său iubit Tishu.

Istoria descoperirii grafenului

Într-una din serile de toamnă din 2002, Andrei Geim a speculat despre carbon. El sa specializat în materiale subțiri microscopice și sa întrebat cum se pot comporta cele mai fine straturi de materie în anumite condiții experimentale. Grafitul, format din filme monatomice, a fost un candidat evident pentru cercetare, dar metode standard pentru izolarea probelor ultrafine ar fi supraîncălzit și l-ar distruge. De aceea, Heim instruit unul din nou absolvent Da Jiang încerca să obțină eșantion atât de subțire, în măsura în care este posibil, cel puțin câteva sute de straturi atomice, lustruire grafit dimensiunea cristalului de un inch. Câteva săptămâni mai târziu, Jiang a adus un bob de carbon într-un vas Petri. După ce la studiat sub microscop, Geim ia cerut să încerce din nou. Jiang a spus că acesta este tot ce a rămas din cristal. La un moment în care jocul la mustrat în glumă că elevul absolvent șters de pe munte pentru a obține un bob de nisip, unul dintre colegii lui senior văzut în bulgări de gunoi utilizate banda scotch, din care partea adezivă a fost acoperită cu o peliculă de culoare gri, ușor strălucitor de reziduuri de grafit.

În laboratoarele din întreaga lume, cercetătorii folosesc bandă pentru a testa proprietățile adezive ale probelor experimentale. Straturile de carbon, componente de grafit, legat slab (material s g. 1564 este folosit în creioane, deoarece lasă un semn vizibil pe hârtie), astfel încât banda ușor. Flake separă Heim a pus o bucată de bandă adezivă sub microscop și a constatat că grosimea grafitului era mai mică decât cea pe care o văzuse până acum. Folding, stoarcerea și despicarea benzii, el a reușit să obțină și mai multe straturi subtile.

Geim a reușit să izoleze pentru prima dată un material bidimensional: un strat monoatomic de carbon, care sub microscopul atomic arată ca o rețea plată de hexagoane care seamănă cu faguri de albine. Teoriile fizice au numit o astfel de substanță grafen, dar nu se așteptau să fie obținută la temperatura camerei. Credeau că materialul ar cădea în bile microscopice. În schimb, Geim a văzut că grafenul rămâne într-un singur plan, care este acoperit cu valuri pe măsură ce substanța se stabilizează.

Grafen: proprietăți remarcabile

Andrei Geim a recurs la ajutorul studentului absolvent Konstantin Novoselov și au început să studieze o substanță nouă timp de paisprezece ore pe zi. În următorii doi ani au efectuat o serie de experimente, în timpul cărora au fost descoperite proprietăți uimitoare ale materialului. Datorită structurii sale unice, electronii, fără a suferi influența altor straturi, se pot mișca în jurul grătarului nestingherit și neobișnuit de rapid. Conductivitatea grafenului este de mii de ori cea a cuprului. Prima revelație pentru Heim a fost observarea unui "efect de câmp" pronunțat, manifestat în prezența unui câmp electric, care face posibilă controlul conductivității. Acest efect este unul dintre caracteristicile definitorii ale siliciului utilizat în chips-urile de computer. Acest lucru sugerează că grafenul poate fi un înlocuitor al acestuia, pe care producătorii de calculatoare îl caută de mulți ani.

Calea spre recunoaștere

Jocul și Constantin Novoselov au scris o lucrare de trei pagini care descrie descoperirile lor. Acesta a fost respins de două ori de către Natura, dintre care un comentator a declarat că izolarea materialului bidimensional stabil este imposibilă, iar cealaltă nu vede "progres științific suficient". Dar, în octombrie 2004, un articol intitulat „Efectul câmpului electric în filmele de atom de carbon gros“, a fost publicat in revista Science, care a făcut o impresie mare asupra oamenilor de știință - în fața lor ficțiune devine realitate.

Avalanșă de descoperiri

Laboratoarele din întreaga lume au început cercetarea utilizând tehnologia benzii adezive a lui Heim, iar oamenii de știință au identificat alte proprietăți ale grafenului. Deși era cel mai subțire material din univers, era de 150 de ori mai puternic decât oțelul. Grafenul era suplu, ca și cauciucul, și se putea întinde la 120% din lungimea sa. Datorită cercetării lui Philip Kim și apoi a oamenilor de știință de la Universitatea Columbia, sa constatat că acest material este și mai conductiv din punct de vedere electric decât a fost stabilit anterior. Kim graphene plasat într-un vid, în cazul în care nici un alt material care nu ar putea încetini mișcarea particulelor subatomice și a arătat că are „mobilitatea“ - rata la care sarcina electrică trece prin semiconductor - 250 de ori mai mare decât cea de siliciu.

Tehnologia Race

În 2010, la șase ani de la descoperirea făcută de Andrey Geim și Konstantin Novoselov, au primit încă premiul Nobel. Apoi, mass-media a numit grafen "material miracol", o substanță care "poate schimba lumea". El a fost abordat de cercetători academici în domeniul fizicii, ingineriei electrice, medicinei, chimiei și altora. Au fost eliberate brevete pentru utilizarea de grafen în baterii, ecrane flexibile, sisteme de desalinizare a apei, baterii solare avansate, microcomputere ultra-rapide.

Oamenii de stiinta din China au creat cel mai usor material din lume - grafena-aerogel. Este de 7 ori mai ușoară decât aerul - un metru cub de substanță cântărește numai 160 g. Aerogelul din grafen este creat prin înghețarea unui gel care conține grafen și nanotuburi.

Universitatea din Manchester, unde lucrează Geim și Novoselov, guvernul britanic a investit 60 de milioane de dolari pentru a crea pe baza sa de la Institutul National de grafen, ceea ce ar permite țării să fie la egalitate cu mărci de brevete deținătorii din lume - Coreea, China și Statele Unite, care au început cursa pentru crearea primului în lumea produselor revoluționare bazate pe materiale noi.

Titluri și premii onorifice

Experimentul cu levitația magnetică a unei broaște vii nu a adus exact rezultatul așteptat de Michael Berry și Andrei Geim. Premiul Shnobelev ia fost atribuit în 2000.

În 2006, Geim a primit premiul Scientific American 50.

În 2007, Institutul de Fizică ia acordat premiul Mott și medalia. În același timp, Geim a fost ales membru al Societății Regale.

Geim și Novoselov au împărțit Premiul Eurofizika 2008 pentru "descoperirea și izolarea unui strat monatomic de carbon și determinarea proprietăților sale electronice remarcabile". În 2009 a primit premiul Kerber.

Un alt bonus Andrei Geim, pe nume John Carter, care a fost distins al Academiei Naționale de Științe din SUA, în 2010, a fost dat „pentru realizarea lui experimentale și investigarea grafen, o formă bidimensională de carbon.“

De asemenea, în 2010, el a primit unul dintre cele șase profesorale de onoare al Societatii Regale si Medalia Hughes „pentru descoperirea revoluționară a grafen și dezvăluie proprietățile sale remarcabile.“ Jocul a fost distins cu doctorate onorifice de la Universitatea de Tehnologie Delft, Institutul de Tehnologie din Zurich, Universitatea din Anvers și Manchester.

În 2010, a devenit Cavaler al Ordinului Leului Olandez pentru contribuția sa la știința olandeză. În 2012, pentru serviciile sale de știință, Geim a fost promovat la Bachelor of Arts. A fost ales membru corespondent străin al Academiei de Științe a Statelor Unite în mai 2012.

Premiul Nobel

Geim și Novoselov pentru cercetare revolutionara de grafen a primit Premiul Nobel pentru fizică în 2010, audierea de atribuire, Geim a spus că nu se așteaptă să-l în acest an, și nu se va schimba planurile lor de viitor în acest sens. Fizicianul modernă a sperat că grafen și alte cristale bidimensionale se vor schimba viața de zi cu zi a omenirii în același fel cum a făcut din plastic. Premiul l-a făcut primul om care a castigat Nobel și Ig Premiul Nobel simultan. Prelegerea a avut loc la 8 decembrie 2010 la Universitatea din Stockholm.