Сър Андрей Константинович Гейм е член на Кралското общество, сътрудник на Манчестърския университет и роден в Русия британско-холандски физик. Заедно с Константин Новоселов е удостоен с Нобелова награда по физика през 2010 г. за работата си върху графен. Понастоящем той е Regius професор и директор на Центъра за мезонаука и нанотехнологии в Университета в Манчестър.
Андрей Гейм: биография
Роден на 21.10.58 г. в семейството на Константин Алексеевич Гейм и Нина Николаевна Байер. Родителите му са съветски инженери от немски произход. Според Гейм бабата на майка му е била еврейка и той е страдал от антисемитизъм, защото фамилното му име звучи еврейско. Играта има брат Владислав. През 1965 г. семейството му се мести в Налчик, където учи в училище по английски език. След като завършва с отличие, той два пъти се опитва да влезе в МИФИ, но не е приет. След това кандидатства в Московския физико-технически институт и този път успява да влезе. Според негоСпоред него студентите са учили много усърдно - натискът е бил толкова силен, че често хората се сривават и напускат обучението си, а някои завършват с депресия, шизофрения и самоубийство.
Академична кариера
Андрей Гейм получава дипломата си през 1982 г., а през 1987 г. става доктор по физика на металите в Института по физика на твърдото тяло на Руската академия на науките в Черноголовка. Според учения по това време той не е искал да следва тази посока, предпочитайки физика на елементарните частици или астрофизика, но днес е доволен от избора си.
Гейм работи като изследовател в Института по микроелектронни технологии към Руската академия на науките и от 1990 г. в университетите в Нотингам (два пъти), Бат и Копенхаген. Според него той може да прави изследвания в чужбина, а не да се занимава с политика, поради което решава да напусне СССР.
Работа в Холандия
Андрей Гейм заема първата си позиция на пълен работен ден през 1994 г., когато става асистент в университета в Неймеген, където изучава мезоскопска свръхпроводимост. По-късно получава холандско гражданство. Един от неговите аспиранти е Константин Новоселов, който става негов основен изследователски партньор. Според Гейм обаче академичната му кариера в Холандия далеч не е розова. Предлагаха му професори в Неймеген и Айндховен, но той го отхвърли, защото намери холандската академична система за твърде йерархична и пълна с дребна политика, тя е напълно различна от британската, където всеки служител е равен в правата. В своята Нобелова лекция Гейм по-късно каза, че тази ситуация е малко сюрреалистична, тъй като извън стените на университета е бил топло посрещнат навсякъде, включително неговия ръководител и други учени.
Преместване в Обединеното кралство
През 2001 г. Гейм става професор по физика в университета в Манчестър, а през 2002 г. е назначен за директор на Манчестърския център за мезонаука и нанотехнологии и професор Лангуърти. Съпругата му и дългогодишен сътрудник Ирина Григориева също се мести в Манчестър като учителка. По-късно към тях се присъединява и Константин Новоселов. От 2007 г. Гейм е старши сътрудник в Съвета за инженерни и физически науки. През 2010 г. Университетът в Неймеген го назначава за професор по иновативни материали и нанонаука.
Изследване
Game откри прост начин да изолира един слой от графитни атоми, известен като графен, в сътрудничество с учени от университета в Манчестър и IMT. През октомври 2004 г. групата публикува своите открития в списание Science.
Графенът се състои от слой въглерод, атомите на който са подредени под формата на двуизмерни шестоъгълници. Това е най-тънкият материал в света, както и един от най-здравите и твърди. Веществото има много потенциални приложения и е отлична алтернатива на силиция. Едно от първите употреби на графена може да бъде разработването на гъвкави сензорни екрани, каза Гейм. Той не патентова новия материал, защото ще изисква известнообхват и партньор в индустрията.
Физикът разработва биомиметично лепило, което стана известно като лента за гекон поради лепкавостта на крайниците на гекона. Тези проучвания все още са в ранен стадий, но вече дават надежда, че в бъдеще хората ще могат да катерят тавани като Спайдърмен.
През 1997 г. Game изследва ефектите на магнетизма върху водата, което доведе до известното откритие на директна диамагнитна левитация на водата, което стана широко известно поради демонстрацията на левитираща жаба. Той също така работи върху свръхпроводимостта и мезоскопската физика.
Относно избора на предмети за неговото изследване, Гейм каза, че презира подхода на мнозина да избират предмет за докторска степен и след това да продължават същата тема до пенсионирането. Преди да получи първата си позиция на пълен работен ден, той смени темата си пет пъти и това му помогна да научи много.
В статия от 2001 г. той назова любимия си хамстер Тиша като съавтор.
История на откриването на графен
Една есенна вечер на 2002 г. Андрей Гейм мислеше за въглерода. Той се специализира в микроскопично тънки материали и се чудеше как могат да се държат най-тънките слоеве на материята при определени експериментални условия. Графитът, съставен от едноатомни филми, беше очевиден кандидат за изследване, но стандартните методи за изолиране на ултратънки проби биха го прегрели и унищожили. Така че Game възложи един от новите студенти, Da Jiang,опитайте се да получите възможно най-тънка проба, дори няколкостотин слоя от атоми, като полирате графитен кристал с размер един инч. Няколко седмици по-късно Джианг донесе въглеродно зърно в петриева паничка. След като го изследва под микроскоп, Гейм го помоли да опита отново. Дзян каза, че това е всичко, което е останало от кристала. Докато Гейм шеговито го упрекваше, че е избърсвал планина, за да получи песъчинка, един от възрастните му видя бучки използвана лента в коша за отпадъци, чиято лепкава страна беше покрита със сив, леко лъскав филм от графитен остатък.
В лаборатории по целия свят изследователите използват лента, за да тестват адхезивните свойства на експерименталните проби. Слоевете въглерод, които изграждат графита, са слабо свързани (от 1564 г. материалът се използва в моливи, тъй като оставя видима следа върху хартията), така че лепящата лента лесно разделя люспите. Гейм постави парче тиксо под микроскоп и установи, че дебелината на графита е по-тънка от това, което е виждал досега. Чрез сгъване, притискане и разкъсване на лентата той успя да постигне още по-тънки слоеве.
Game успя да изолира двуизмерен материал за първи път: едноатомен слой въглерод, който под атомен микроскоп изглежда като плоска решетка от шестоъгълници, напомняща пчелна пита. Физиците-теоретици нарекоха такова вещество графен, но не предполагаха, че може да се получи при стайна температура. Струваше им се, че материалът ще се разпадне на микроскопични топчета. Вместо това, Game видя, че графенът остава в едноравнина, която се вълнува, когато материята се стабилизира.
Графен: забележителни свойства
Андрей Гейм привлече помощта на аспиранта Константин Новоселов и те започнаха да изучават ново вещество четиринадесет часа на ден. През следващите две години те проведоха серия от експерименти, по време на които откриха невероятните свойства на материала. Поради уникалната си структура, електроните, без да бъдат повлияни от други слоеве, могат да се движат през решетката безпрепятствено и необичайно бързо. Проводимостта на графена е хиляди пъти по-голяма от тази на медта. Първото откровение на играта беше наблюдението на подчертан „ефект на полето“, който се появява в присъствието на електрическо поле, което позволява контрол на проводимостта. Този ефект е една от определящите характеристики на силиция, използван в компютърните чипове. Това предполага, че графенът може да бъде заместител, който производителите на компютри търсят от години.
Пътят към признанието
Game и Константин Новоселов написаха документ от три страници, описващ своите открития. Той беше отхвърлен два пъти от Nature, като един рецензент каза, че изолирането на стабилен двуизмерен материал е невъзможно, а друг не вижда „достатъчен научен прогрес“в него. Но през октомври 2004 г. в списание Science беше публикувана статия, озаглавена "Ефектът на електрическото поле в атомно дебели въглеродни филми", която направи страхотно впечатление на учените - пред очите им фантазията се превърна в реалност.
Лавина от открития
Лаборатории по целия свят започнаха изследвания с помощта на техниката на Geim с тиксо и учените идентифицираха други свойства на графена. Въпреки че беше най-тънкият материал във Вселената, той беше 150 пъти по-здрав от стоманата. Графенът се оказа ковък, като каучук и може да се разтяга до 120% от дължината си. Благодарение на изследванията на Филип Ким, а след това и на учени от Колумбийския университет, беше установено, че този материал е дори по-електропроводим от установеното преди. Ким постави графен във вакуум, където никой друг материал не би могъл да забави движението на неговите субатомни частици, и показа, че той има "мобилност" - скоростта, с която електрически заряд преминава през полупроводник - 250 пъти по-бързо от силиция.
Технологично състезание
През 2010 г., шест години след откритието, направено от Андрей Гейм и Константин Новоселов, все пак им беше присъдена Нобеловата награда. По това време медиите нарекоха графена „чуден материал“, вещество, което „може да промени света“. Към него се обърнаха академични изследователи в областта на физиката, електротехниката, медицината, химията и др. Издадени са патенти за използването на графен в батерии, гъвкави екрани, системи за обезсоляване на вода, усъвършенствани слънчеви клетки, свръхбързи микрокомпютри.
Учени от Китай създадоха най-лекия материал в света - графенов аерогел. Той е 7 пъти по-лек от въздуха - един кубичен метър материя тежи само 160 г. Графеновият аерогел се създава чрез замразяване на гел, съдържащ графен и нанотръби.
До университета в Манчестър,където работят Гейм и Новоселов, британското правителство инвестира 60 милиона долара за създаването на Националния институт по графен на негова база, което ще позволи на страната да бъде наравно с най-добрите световни притежатели на патенти - Корея, Китай и САЩ, които започнаха надпревара за създаване на първите в света революционни продукти, базирани на нов материал.
Почетни звания и награди
Експеримент с магнитна левитация на жива жаба не донесе точно резултата, който Майкъл Бери и Андрей Гейм очакваха. Ig Нобеловата награда им е присъдена през 2000 г.
През 2006 г. играта получи наградата Scientific American 50.
През 2007 г. Институтът по физика му връчи наградата и медала на Мот. В същото време Гейм е избран за член на Кралското общество.
Гейм и Новоселов си поделят наградата за Еврофизика за 2008 г. "за откриването и изолирането на едноатомния слой въглерод и определянето на неговите забележителни електронни свойства". През 2009 г. той получи наградата Кербер.
Наградата на Андре Гейм Джон Карти за 2010 г. от Националната академия на науките на САЩ беше присъдена "за неговата експериментална реализация и изследване на графен, двуизмерна форма на въглерод."
Също така през 2010 г. той получи една от шестте почетни професорски звания на Кралското общество и медала на Хюз „за революционното откритие на графена и неговите забележителни свойства“. Гейм е удостоен с почетни докторски степени от Делфтския технологичен университет, ETH Zurich, университетиАнтверпен и Манчестър.
През 2010 г. е награден с Ордена на холандския лъв за приноса си към холандската наука. През 2012 г., за заслуги към науката, Game е повишен в рицари-ергени. Той беше избран за чуждестранен член-кореспондент на Академията на науките на Съединените щати през май 2012 г.
Нобелов лауреат
Гейм и Новоселов получиха Нобелова награда за физика за 2010 г. за пионерската си работа върху графена. Чувайки за наградата, Гейм каза, че не е очаквал да я получи тази година и не планира да променя непосредствените си планове. Съвременен физик изрази надеждата, че графенът и други двуизмерни кристали ще променят ежедневния живот на човечеството по същия начин, по който пластмасата. Наградата го направи първият човек, спечелил едновременно Нобелова награда и Шнобелова награда. Лекцията се състоя на 8 декември 2010 г. в Стокхолмския университет.
