Новоселов и гейм

Российские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов стали лауреатами Нобелевской премии

Оба лауреата — бывшие советские ученые, выпускники МФТИ. Андрей Гейм родился в 1958 году в Сочи, защитил диссертацию в Институте физики твердого тела АН СССР. Работал научным сотрудником в Черноголовке, потом эмигрировал за границу, где трудился в университетах Ноттингема, Копенгагена и Неймегена. С 2001 года работает в английском Манчестере. В настоящее время Гейм, который теперь носит имя Андре, возглавляет Манчестерский центр по «мезонауке и нанотехнологиям», а также отдел физики конденсированного состояния.

Андре Гейм — подданный Нидерландов, в то время как его коллега и второй лауреат Нобеля-2010 Константин Новоселов имеет российское и британское подданство.

Реклама

Новоселов родился в 1974 году в Нижнем Тагиле. После окончания МФТИ он несколько лет проработал в Черноголовке, после чего уехал в Университет Неймегена, где защитил диссертацию.

Нобелевскую премию Гейм и Новоселов получили «За новаторские эксперименты, касающиеся двумерного материала графена». На двоих ученые получат 1,5 млн долларов (10 млн шведских крон).

Выступая по телефону на пресс-конференции, Гейм заявил, что не ожидал получения премии. «Мой план на сегодня — пойти на офис и закончить работу с бумагами, которую я еще не успел сделать», — приводит Reuters слова Гейма.

Графен — одна из форм (так называемых аллотропных модификаций), в которых может существовать углерод, пожалуй, самая экзотическая. Более известные — собственно, графит (из которого состоят грифели карандашей), алмаз, карбин (модификация с цепочечным строением молекул) и фуллерен (получивший в научной среде прозвище «футбольный мяч» за свою структуру). Графен представляет собой сверхтонкие (толщиной в один атом) слои из атомов углерода, связанные в гексагональную (состоящую из шестиугольников с общими сторонами) структуру. Как материал — новый и современный — он является самым тонким и одновременно самым прочным. Кроме того, он обладает проводящими свойствами, характерными для таких металлов, как медь. По теплопроводности он превосходит все известные на сегодняшний день материалы. Двумерные слои графена почти прозрачные, однако настолько плотные, что даже самые маленькие молекулы (например, одноатомные молекулы благородного газа гелия) не могут пройти сквозь слой.

Графен — еще одно проявление уникальных химических свойств углерода, благодаря которым, в частности, на нашей планете существует все живое.

Теоретическое исследование графена началось задолго до получения реальных образцов материала, поскольку графен является базой для построения трехмерного кристалла обычного графита. Однако получить графен экспериментально не удавалось. Интерес к нему возродился после открытия углеродных нанотрубок, представляющих собой фактически свернутый в цилиндр монослой.

Попытки получения графена, прикрепленного к другому материалу (ранее было показано теоретически, что свободную идеальную двумерную пленку получить невозможно из-за нестабильности относительно сворачивания или скручивания), начались с экспериментов, использующих простой карандаш, и продолжились с использованием атомно-силового микроскопа для механического удаления слоев графита, но не достигли успеха.

Однако в 2004 году Новоселов и Гейм опубликовали в журнале Science работу, где сообщалось о получении графена на подложке окисленного кремния. Таким образом, стабилизация двумерной плёнки достигалась благодаря наличию связи с тонким слоем диэлектрика SiO2.

Метод «отшелушивания» является довольно простым и гибким, поскольку позволяет работать со всеми слоистыми кристаллами, то есть теми материалами, которые представляются как слабо (по сравнению с силами в плоскости) связанные слои двумерных кристаллов. После этого ученым удалось таким же способом получить двумерные кристаллы BN, MoS2, NbSe2, Bi2Sr2CaCu2Ox.

Фактически открытие графена привело к созданию целого класса принципиально новых двумерных материалов с уникальными свойствами.

Квантовая физика развивает теорию таких объектов, а их практические применения обещают быть поистине впечатляющими. Материалы на основе графена могут перевернуть мир электроники: в частности, ученые предполагают, что графеновые транзисторы будут работать на порядки быстрее, чем современная кремниевая техника. Графен можно использовать для производства прозрачных сенсорных экранов, световых панелей или даже солнечных батарей. В смеси с пластиками графен дает возможность создавать композитные проводящие материалы, более устойчивые к действию высоких температур. Прочность графена позволяет конструировать новые механически устойчивые материалы, сверхтонкие, эластичные и легкие. В будущем из композитных материалов на основе графена, возможно, будут делать спутники, самолеты и автомобили.

Интересно, что в 2000 году Андре Гейм стал лауреатом Шнобелевской премии с формулировкой «За использование магнитов для подвешивания (левитации) лягушки». В научной среде ходят слухи, что после этих опытов лягушка выжила и даже дала потомство.

Эксперты из Thompson Reuters вновь не угадали лауреата Нобелевской премии.

Накануне они предполагали, что премией отметят астрономов, открывших противоречащий фундаментальному закону Хаббла феномен ускоряющегося расширения Вселенной, а также роль темной энергии в нем. Поэтому звонка от Нобелевского комитета могли ждать Сол Перлмуттер из Университета Калифорнии в Беркли, Адам Райес из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе и Брайан Шмидт из Австралийского национального университета. Вторым основным претендентом на премию считалась научная группа космического аппарата WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, NASA), предназначенного для изучения реликтового излучения, образовавшегося в результате Большого взрыва в момент зарождения Вселенной. В качестве возможных лауреатов назывались Чарльз Беннет (NASA и Университет Джона Хопкинса, Мэриленд), а также Лиман Пейдж и Дэвид Шпергель из Принстонского университета (Нью-Джерси). Последние в этом году стали лауреатами молодой, но довольно престижной премии Шоу по астрономии.

Среди отечественных деятелей науки и культуры самыми успешными в плане получения Нобелевских премий являются именно физики.

Они получали столь престижную награду шесть раз, а всего лауреатами стали девять человек. В 1958 году премию получили Павел Черенков, Игорь Тамм и Илья Франк «за открытие и интерпретацию эффекта Черенкова». Через четыре года лауреатом стал Лев Ландау «за пионерские теории в области физики конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия». Еще через два года Нобелевский комитет отметил Николая Басова и Александра Прохорова «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на мазерно-лазерном принципе». В 1978 году Петр Капица получил награду «за основополагающие изобретения и открытия в области физики низких температур». В 2000 году лауреатом стал Жорес Алферов «за разработку полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокоскоростной и оптической электронике». И, наконец, последняя на данный момент российская Нобелевская премия досталась в 2003 году Алексею Абрикосову и Виталию Гинзбургу «за пионерский вклад в теорию сверхпроводимости и сверхтекучести».

Константин Новоселов: Креативность – это то, что нельзя предсказать

  • Чтобы сохранить этот материал в
    избранное, войдите или зарегистрируйтесь Материал добавлен в «Избранное» Вы сможете прочитать его позднее с любого устройства. Раздел «Избранное» доступен в вашем личном кабинете Материал добавлен в «Избранное» Удалить материал из «Избранного»? Удалить Материал удален из «Избранного»
  • Чтобы сохранить этот материал в
    избранное, войдите или зарегистрируйтесь Материал добавлен в «Избранное» Вы сможете прочитать его позднее с любого устройства. Раздел «Избранное» доступен в вашем личном кабинете Материал добавлен в «Избранное» Удалить материал из «Избранного»? Удалить Материал удален из «Избранного»

Константин Новоселов, лауреат Нобелевской премии по физике, художник личный архив ученого

Константин Новоселов начал рисовать, когда уже всерьез занимался наукой. Потому что сам иллюстрирует собственные научные статьи. Китайской графикой Новоселов увлекся из-за недостатка времени и усидчивости, признается он, а также потому, что в этой технике художник рисует не с натуры, а свои ощущения. После открытия графена Новоселов стал всемирно знаменит: в 2010 г. ему и Андрею Гейму за это открытие присудили Нобелевскую премию. Резко вырос интерес и к живописи физика, тем более что Новоселов рисует графеном. В июне – июле в Эрмитаже прошла выставка «Искусственный интеллект и диалог культур», одним из участников которой был Новоселов. Во время этой выставки художник и ученый встретился с корреспондентом и ответил на вопросы «Ведомостей».

Толщина в один атом

– Можете на пальцах объяснить, что такое графен?

– Графен – это один атомный слой графита. Чтобы его получить, нужно делать графит все тоньше и тоньше. Графит – это слоистый материал. Почему вы можете рисовать карандашом – потому что он легко расслаивается и чешуйки, которые отслаиваются, вы видите как след карандаша. Если вы будете отслаивать чешуйки все тоньше, и тоньше, и тоньше, в результате у вас будет один атомный слой этих чешуек, и вот это и будет графен. На удивление, один слой и два себя ведут совершенно по-разному. Три – тоже по-другому. Свойства отличаются радикально. И когда у вас остается один слой, свойства электронов очень-очень необычные. Это то, почему физики его очень любят.

– И что с ним делают?

– С ним, во-первых, удобно работать, он оказался очень устойчивым материалом. Каждый студент может за две минуты сейчас сделать с помощью скотча образец графена, и он будет очень высокого качества. Это очень демократичный материал, а свойства очень необычные. Его электронные свойства можно менять в широких пределах. Это то, что нужно, чтобы делать транзисторы. Транзисторы – это такие электронные приборы, это как кран, его можно открыть или закрыть, ток либо течет, либо не течет. Если у вас есть один слой, это очень легко делать. Плюс там еще огромное количество других свойств: это самый прочный материал, самый теплопроводящий, из-за этих свойств его сейчас много используют. Во всех телефонах Huawei сейчас используется графен для теплоотвода. Я даже сам не знал про это, мне позвонили из компании Ford, оказывается, с октября 2018 г. все автомобили Ford используют графен в каких-то частях двигателя. Они позвонили узнать, какие еще новые интересные материалы сейчас изучаются в нашей лаборатории. Графен очень хорош для печатной электроники. Есть класс электронных устройств, которые очень простые, для них не нужны какие-то сложные технологии, как кремниевая технология. Эти устройства можно просто напечатать на принтере. Поэтому мы делаем графен, режем на очень маленькие кусочки, буквально микрон или меньше, и делаем из этих кусочков чернила и просто ими печатаем.

Константин Новоселов лауреат Нобелевской премии по физике, художник

  • Родился в 1974 г. в Нижнем Тагиле. В 1997 г. окончил с отличием факультет физической и квантовой электроники МФТИ по специализации «наноэле­ктроника»
  • 1999 переехал в Нидерланды, начал работать в Университете Неймегена
  • 2001 начал работать под руководством Андрея Гейма в Университете Манчестера
  • 2004 защитил диссертацию на степень PhD в Университете Неймегена
  • 2010 лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с Андреем Геймом)
  • 2011 избран членом Королевского общества Великобритании
  • 2013 начинает работать как художник и выставляться в России и за рубежом

– А вы этими чернилами, сделанными из маленьких кусочков графена, рисуете?

– Я ими рисую, да. Мне их пришлось немножко модифицировать, чтобы они лучше смачивали рисовую бумагу, на которой я рисую. У одного из стартапов Университета Манчестера есть завод в Китае, который производит печатную электронику на основе графена и других материалов. В частности, я беру на этом заводе графеновую краску, ее немножко модифицирую и рисую.

– Чем вы как ученый занимаетесь сейчас?

– Графеном я сейчас практически не занимаюсь. Мы поняли через какое-то время, что графен не единственный. Он был самым первым двухмерным материалом, самым, наверное, интересным, но он не единственный. Оказалось, таких материалов в один атом толщиной можно создать огромное количество. Я обычно шучу, что если мы берем обычный простой карандаш и рисуем, то у нас получается графен. Еще можно взять цветные карандаши, из них получатся другие материалы. Это шутка, но в ней есть доля правды. Ученые во всем мире сейчас очень много занимаются другими материалами, которые тоже в один атом толщиной. Это стало возможно после графена. И как продолжение этого мы делаем сейчас искусственные материалы. Представьте, что вы пришли в лабораторию, у вас есть один слой графена, один слой другого материала, полупроводник, изолятор. Дальше вы можете их начать складывать и смешивать разные материалы. То есть вы делаете искусственный материал, который в природе не встречается, но вы его складываете с атомарной точностью. У нас студенты это делают буквально руками, по одному слою. Получается довольно-таки толстый набор, и свойства можно контролировать на атомарном уровне, можно какую-то функциональность туда вводить. Мы делаем транзисторы, диоды, фотодетекторы, другие устройства на основе таких материалов.

Что делать в пятницу вечером

– Когда вы осознанно заинтересовались искусством?

– Мне всегда хотелось научиться рисовать. Мне всегда казалось, что я смогу, но я себя останавливал, поскольку я думал, что, наверное, таланта у меня не хватает, а что-то просто так делать – плохо. То есть до какого-то времени я себя просто сдерживал и даже не пытался. Рисовать начал, уже будучи научным работником. Основной продукт ученого – это статья. Открытие – не продукт. Продукт – это когда вы к формуле написали статью, объяснили другим людям. И для статьи всегда нужны иллюстрации, это самый простой способ донести что-либо до людей. Я всегда такие иллюстрации делал сам. Мне очень нравилось рисовать, чтобы это было красиво, понятно и доступно. До какой-то степени я это свое увлечение сдерживал, но в какой-то момент так получилось, что я начал рисовать.

– Вашему художественному образованию в детстве родители уделяли время?

– Мне немного обидно, что у меня не было художественного образования. Мама решила, что не хочет насиловать психику ни мне, ни моей сестре, и нас не отдали ни в музыкальную школу, ни в художественную. В этом смысле мы были абсолютно нормальными детьми, время проводили во дворе. Но зато у меня было хорошее техническое образование. Я проводил очень много времени с отцом, мы занимались автоспортом: он багги, я – картингом. Разумеется, все делалось нами самими на коленке, мы точили, варили.

– То есть потом вы учились китайской графике в первую очередь для себя?

– Только для себя.

– Чем вас привлекает китайский стиль?

– Одна из причин, почему я рисую в китайском стиле, – это нехватка времени и, наверное, нехватка усидчивости. Мне нужно знать ответ сегодня и сейчас. Это опять же, почему я выбрал именно то направление науки, в котором работаю. Разные области науки устроены по-разному. Есть огромные научные проекты, в десятки тысяч людей. Делаешь свой проект, и через пять лет он может еще не закончиться. Мне это не очень нравится. Не то, что это плохая наука, просто это не соответствует моему темпераменту.

Искусственный интеллект vs. человеческий интеллект

В работе, представленной на выставке в Эрмитаже, Константин Новоселов, как и другие участники, исследовал искусственный интеллект. «Победит ли искусственный интеллект настоящий, я не знаю, – говорит художник, – но то, что он не победит creativity, это точно. Поскольку creativity – это то, что вы не можете предсказать. И то же самое с научными открытиями: вы можете создать условия, чтобы открытие произошло, но предсказать и гарантировать это не можете никогда. И шедевр в искусстве вы не можете предсказать. Когда он получится и получится ли вообще, вы не знаете. Я для себя объясняю, что вы должны создать условия, а потом что-то должно случиться, щелкнуть, дальше вы свой мозг должны ввести в пограничное состояние. И когда небольшой толчок извне случайно его переведет в другое состояние, он сам создаст что-то новое. По крайней мере, занятие искусством мне помогло понять, как же работает наш мозг».

– Но вы же графен не за день извлекли.

– Да. Графен мы извлекли где-то минут за 10. Мне очень нравится в той науке, что я делаю, что я могу прийти утром с идеей, а к вечеру уже сделаю образец, его померяю, у меня уже будет ответ. Немного утрирую, но близко к правде. Так что наука и китайское искусство для меня где-то сродни, вам нужно закончить картину буквально на одном дыхании, пока вы находитесь в каком-то определенном душевном состоянии. Нарисовать дважды одну картину не получится. Я знаю, что если я сегодня остановлюсь, то завтра это уже работать не будет. То же самое в физике. Негласное правило для студентов: если сегодня эксперимент идет, то нужно продолжать и не останавливаться, потому что завтра уже что-то будет не так. И видимо, это отсутствие усидчивости у меня с детства, т. е. мне хотелось что-то нарисовать очень большое, красивое, но не прикладывая много усилий. Поэтому трюк от Сент-Экзюпери с удавом и слоном я выбрал как свой любимый. Я когда узнал этот трюк, то мгновенно понял, что это мое. И я все стал рисовать ровно в таком стиле. Я абсолютно не шучу.

– Маленькое уточнение: вы говорите, что вы извлекли графен за 10 минут. Вы первый человек, который его извлек. Мне кажется или это огромная предварительная работа, расчеты, исследования?

– За 10 минут пришла идея, которую мы проверили, и она сработала. После этого потребовался еще год, чтобы получить графен. Но главное – это идея. Идея извлечь графен родилась из так называемых пятничных экспериментов, friday evening experiments. Андрей Гейм, он тогда был моим научным руководителем, установил правило: периодически нужно делать что-то вне основного направления деятельности. Графен был одним из таких экспериментов. Идея была такая: можем ли мы сделать транзистор из графита и мы знаем, что для этого нужно сделать очень-очень тонкий слой графита. Взяли кусок дорогого графита, дали его китайскому студенту, дали ему полировочную машину – иди, отполируй. Он пришел через неделю с горкой пыли. Вот, еще графит есть? Ну, бог с ним, нет и нет, ладно. И забыли про это. А в это же время в соседней лаборатории наши коллеги запускали новый прибор под названием сканирующий тоннельный микроскоп. Металлическая иголка движется над поверхностью, меряет ток между этой иголкой и поверхностью, и поверхность должна быть идеально гладкой. И уже лет 40 для этого используется графит. Почему графит? Потому что его можно отщепить клейкой лентой, у вас получится очень гладкий скол, при этом абсолютно чистый. Там можно увидеть даже атомы с помощью этого микроскопа, т. е. они всегда клейкой лентой отщепляли, эту ленту выбрасывали, вот у вас остается чистая поверхность. Причем все этот способ знают, и я знал в свое время. Это произошло просто в правильный момент. Я про это думал, осталось только поднять эту ленту из мусорного ведра, перенести чешуйки графита на какую-то подложку, приделать контакты и измерить электронные свойства. За какие-то пять минут я сделал образец, и буквально первый же образец показал результат, что это можно использовать как очень-очень плохой транзистор, т. е. стало понятно, что это правильное направление, и после этого потребовался еще год, чтобы дойти до графена.

Почему никто до этого так не сделал? Сложно сказать. Наверное, много причин. Во-первых, все, включая нас, знали, что это невозможно. Я не знал, до какого момента можно делать все тоньше и тоньше, но вся моя практика работы с нанотехнологиями мне подсказывала, что один слой точно нельзя получить. Он будет неустойчивым, распадется, что-то еще с ним случится. Я уверен, что все другие ученые тоже это знали. А второе, почему это получилось, – у нас все-таки оборудование, наш опыт по измерению электронных свойств немножко был побогаче, чем у других людей.

Проблема велосипеда

– А когда вы были студентом Физтеха, наверное, и не предполагали, что станете художником?

– Не поверите, я даже не предполагал, что стану ученым. В 1997 г. закончил институт. А тогда пошла мода на то, что нужно зарабатывать деньги, идти в бизнес, я довольно серьезно этим занимался, фактически очень мало учился. У нас была строительная компания, мы строили, были специалистами по кровле. Я несколько лет практически приходил в институт, чтобы сдавать экзамены, а в основное время зарабатывал деньги. Потом, слава богу, мне это надоело, я вернулся писать диплом и остался в науке. Мне просто стало скучно в бизнесе.

– 1990-е в России были еще и временем расцвета акционизма. Олег Кулик был собакой, Александр Бренер вызывал Ельцина на боксерский поединок. А ваша культурная жизнь тогда из чего состояла?

– Однажды нас, студентов, позвали подрабатывать клакерами за контрамарки. Мы в Большом работали. Мне, конечно, в этом смысле очень повезло. Я пересмотрел весь балетный репертуар Большого, и не по разу, это было здорово. А дальше, в 1994-м, был период, когда в Москве ставили сразу несколько «Гамлетов». Это была очень свежая струя, это было откровение. Но учеба, а потом работа, а потом все вместе отнимали большую часть времени. В тот момент я очень плохо себе представлял, что такое современное искусство.

– В одном из интервью вы говорили о том, что искусство не требует объяснений.

– Я абсолютно в этом уверен.

– Но мы сейчас видели выставку невероятно сложную, с огромным количеством техники, есть вещи, которые ты совершенно не понимаешь, как сделаны.

– А вам это нужно? Вы видите, когда это произведение искусства, а когда просто рисунок. По каким признакам это видно, я вам не смогу объяснить, но это где-то внутри заложено, что-то исходит из этой картины. Я уже рассказывал, что я учился китайскому искусству, рисовал лотосы, бамбуки.

– А потом нарисовали велосипед.

– А потом нарисовал велосипед. Потом Дима Аксенов у меня его купил. Думаешь – велосипед, я еще таких велосипедов нарисую. С тех пор я больше не могу его нарисовать. Я не знаю, почему. Я же физик, а не метафизик. Я абсолютно рациональный человек. У меня никаких сдвигов в голове нет, я научные статьи публикую по-прежнему. Но с велосипедами проблема. И понимаете, я вам могу какую-то историю про этот велосипед рассказать, но почему этот отличается от вот этого, я вам никогда объяснить не смогу.

Работы Константина Новоселова

RDI Creative Костя Новоселов в коллаборации с ZHESTKOV.STUDIO. Время. Из инсталляции «Время». 2019. LED-экран, графика (китайские чернила, графеновые чернила, бумага) 1/4RDI Creative Костя Новоселов. QUANTUM SLIP, 2018. Фрагмент инсталляции 2/4RDI Creative Костя Новоселов в коллаборации с ZHESTKOV.STUDIO. Время, 2018. Фрагмент инсталляции 3/4RDI Creative Костя Новоселов. QUANTUM SLIP, 2018. Фрагмент инсталляции 4/4

– Тогда возьмем группу Obvious – самую успешную из тех, что работает сегодня с искусственным интеллектом. Ведь если бы никому не объясняли, что это изображения, созданные искусственным интеллектом, причем искусственный интеллект является равноправным членом художественного коллектива, это бы не произвело такого мощного эффекта и не продали бы их работу в октябре прошлого года на Christie’s за $432 500. Вот пример, когда конкретное объяснение работает на художника и на историю искусства.

– Оно работает на художника, это правда, на историю искусства работает оно или нет, я в этом не уверен. Я думаю, что искусственный интеллект останется в искусстве, мы его будем применять каким-то образом. То, что сейчас происходит, это такой процесс обучения, мы пытаемся понять, как же это делать. Вы видите, очень много похожих работ появляется. Это нужно пережить. Я думаю, что искусственный интеллект будет одним из инструментов, это очень мощный инструмент. Он уже появился, от этого не избавиться. Нужно ли будет объяснять, что он делает? Я думаю, что нет.

– А если он начнет делать красиво и концептуально?

– Если он будет делать красиво, – это одно, но я думаю, вы сами почувствуете, когда он будет делать настоящее искусство, а когда нет. Уже сейчас видно, где это просто производство, а где это реально искусство.

– Вы сами видите себя в science art?

– Я думал про это, и мне кажется, что у нас хватает проблем в science и хватает проблем в art. Если они сами смешаются, то замечательно. Почему я выбрал именно китайское искусство? Когда я подхожу к полотну, к бумаге и беру кисточку, я не всегда знаю, что я буду рисовать. Если это имеет отношение к science, замечательно, но я не буду себя специально заставлять рисовать что-то, что имеет отношение к науке. Зачем себя вгонять в дополнительные рамки? Поверьте, у меня не так много работ, которые мне нравятся. В год, может быть, 10–20. Те, которые мне не нравятся, я никому не показываю, я их выбрасываю.

Сэр Костя

– Какую роль в вашей судьбе художника сыграл Дмитрий Аксенов?

– Дима мне очень помог. Он мне помог с выставками, у меня какие-то картины стали продаваться. Я подумал: а почему бы мне не стать не физиком-художником, а художником-физиком, может быть, просто художником? Но в какой-то момент понял, что я этого не хочу и даже боюсь. Потому что мне очень нравится, что я рисую, когда хочу. И если у меня не получается сегодня, завтра и месяц ничего не получается, меня это не волнует. Значит, мозг работает в другом направлении, значит, он больше ориентирован на физику. А если бы мое существование от этого зависело, я бы начал волноваться, я бы начал где-то халтурить. Сейчас я выставляю, и делаю, и продаю только те картины, которые мне на самом деле нравятся.

– А вы заинтересованы в выставках, в продажах?

– Я заинтересован только в том, что каждая выставка требует подготовки и вы начинаете про это думать, это некий стимул, как себя вывести на правильное мироощущение. В этом смысле мне нравится. В частности, я недавно стал готовиться к выставке в Оверни, это во Франции, – это совместная выставка с современной художницей Кейт Доуди, у меня с ней несколько проектов. В Оверни выставка будет на бумажной фабрике, это одна из старейших, может быть сейчас самая старая бумажная фабрика. Нобелевские дипломы печатаются на их бумаге. Очень маленькая фабрика, делают бумагу вручную. Кейт познакомила меня с этими людьми, мы решили: а почему бы не сделать маленькую выставку у них? Я попробовал рисовать на их бумаге, получается по-другому, чем на рисовой (которую использую обычно).

– Тоже графеном?

– Графеном и чернилами получается по-другому. Ощущения совсем другие и техника совсем другая, чем на рисовой бумаге, поскольку впитывается гораздо хуже, но там можно другие методы использовать. Я научился с этим работать, там можно снимать лишнюю краску, возникают другие техники. Я какое-то время назад стал готовиться к этой выставке и очень много стал рисовать на их бумаге.

– То есть вы хотели бы дальше развиваться именно как график?

– Меня всегда поражала китайская графика, каллиграфия. В этом смысле она очень похожа на науку. Все, что вокруг нас, очень сложно. Например, вам надо измерить показатель преломления воды в этом стакане. А кругом люди говорят, создают колебания, поверхность неровная, а вода газированная. Но когда вы делаете эксперимент, вам надо убрать все лишнее и оставить только то, что вы хотите, – показатель преломления чистой воды. В этом искусство экспериментатора – как ослабить все ненужные эффекты и усилить то, что нужно. Китайская живопись работает так же. Вы никогда не рисуете с натуры. Вы рисуете свое ощущение.

Есть китайские картины, где за 5–10 штрихов передается какой-то безумно широкий диапазон настроений. Мне до этого еще очень-очень далеко. Это виртуозное владение не только кистью, но еще и собственным мозгом. Вот это вычленение главного важно и в физике, и в китайской живописи.

– Вам не надоело, что вас всегда и везде представляют как художника – лауреата Нобелевской премии по физике? А вы еще и рыцарь.

– Да, причем даже дважды, я еще в Голландии рыцарь. Меня это немножко коробит. Например, у Кейт Доуди была служба в соборе Святого Павла в Лондоне в честь ее работы с беженцами. Я читал там проповедь, и один из клириков ко всем обращался нормально, а ко мне – «сэр Константин». Я ему объясняю, что просто Костя. Еще проще – Коста, как кофе. Он все равно – сэр Коста. Кейт пришлось вмешаться: «Давайте «сэр» уберем, просто Костя».

– Как вы думаете, ваши регалии сказываются на восприятии ваших работ?

– Ничего с этим поделать я не могу – знаю, что это сказывается. Поэтому самое важное то, что я свои работы посылаю своему учителю в Китай. Кто не соврет, так это он. Он честно говорит, когда это полное дерьмо, а когда хорошо. Я совершенно четко осознаю, что есть огромное количество людей, которые талантливее, чем я. Но признание – это полезно. Страдание не всегда полезно. Есть предел, до которого это важно, но иногда похвала тоже очень важна. К художникам надо очень аккуратно относиться, очень ранимые люди.

– Ученые не такие ранимые?

– Очень, очень, очень сильно ранимые. Поэтому путь очень важен, но что здесь более важно – талант, трудоспособность, – всегда очень сложно предсказать. Когда я беру студента к себе на работу, я всегда смотрю на оба параметра. Без таланта, без хороших знаний, конечно же, в науке делать нечего. Но приходится работать очень-очень-очень много, и людей, которые не собираются работать, я к себе не возьму. Я думаю, что в искусстве то же самое. Талант важен, но работа важна тоже.

«Шаг вперед – и вон отсюда»

– В 1993 г. вы были на баррикадах в Москве. Почему?

– Да, я побегал по Москве с арматурой. У нас воодушевление было, что нужно идти защищать демократию. Две вещи меня поразили в ту ночь. Мы всю ночь куда-то бежали, что-то завоевывали. Потом у «Известий» сидели, жгли костры, охраняли какие-то баррикады. Утром нас завели во двор горсовета, напротив памятника Долгорукому, и кто-то очень умный сказал, что борьба еще не закончилась, нам нужны решительные люди, кто готов взять в руки оружие, шаг вперед. Я и мои друзья сделали шаг вперед. Кто-то очень умный сказал: вот те, кто шаг вперед, – вон отсюда! Нас выгнали. Очень-очень-очень умный. Я приехал домой, мы жили в Долгопрудном, на Физтехе. Утром пришло осознание и похмелье от этого ночного приключения. С тех пор я понял, что я больше участвовать ни в какой революции не буду.

– Вы уехали из России потому, что здесь всегда было мало возможностей для ученых?

– В частности, да, но, в принципе, это нормально для ученого, что нужно поучиться в одной лаборатории, поучиться в другой. Когда вы сидите на одном месте, вы не развиваетесь. У меня появилась возможность, я решил, что нужно ехать. Я начал учиться в аспирантуре в Черноголовке, не закончил, уехал в Голландию, аспирантуру там тоже не закончил, уехал в Англию. У нас в институте учат физике очень хорошо, но нас не учат делать науку. Это две разные вещи. Я свою диссертацию нигде не защищал, мне не надо было. При этом мне страшно повезло, что я учился науке у Андрея Гейма. А потом так получилось, что Андрей в какой-то момент сказал: «Ну что, Костя, все, я тебе тут зарплату платил два года, давай сейчас сам». Я пошел, написал проект, мне дали грант, чтобы я сам себе зарплату платил. А потом они пишут: «Костя, а вы знали, что там есть одно условие: вы должны быть кандидатом наук, PhD?» У меня, разумеется, на это времени не было, я давно и думать про это забыл. Я бегал как headless chiсken, я этот диплом кандидата наук был готов в интернете купить. Сложно было, из Англии выгоняют, виза заканчивается. Деньги лежат, их надо брать, а без диплома нельзя. Отдельная история, как я этот диплом защищал в Голландии, было очень весело.

– Как?

– Все, что могло пойти плохо, все пошло. Мне голландцы говорят: «Ладно, если за три месяца успеешь сделать диссертацию, давай».

– Это очень небольшой срок.

– А для голландцев, учитывая педантизм их системы, три месяца – это как вчера. В Голландии еще нужно свою диссертацию издать как книжку с правильным ISBN-номером. Тиражом минимум 200 экземпляров: в одну библиотеку, в другую. Я приехал в издательский дом, там нужно выбрать обложку. Мне было сильно не до этого, но это нужно сделать. А переплет какой будем делать? А какие вообще есть? И тут кто-то такой же умный, как с автоматами: «Скажи честно, ее кто-нибудь будет читать?» – «Нет». – «Хорошо. Такой переплет и сделаем, чтобы ее можно было один раз открыть и все». А у меня уже виза закончилась, я подал на продление, паспорт где-то застрял, мне его прислали за три часа до вылета самолета. А тут еще обанкротилась компания, которой я летел из Англии в Голландию, мне пришлось покупать новый билет в последний момент. Я вбежал в зал, где защита происходит, успел. А защита происходит в Голландии так, что уже все предрешено заранее, но она должна длиться ровно час. Разумеется, никто реально твой диссер не читает, каждый человек по два вопроса приготовил – и все. А я был настолько во встревоженном, экзальтированном состоянии, что на эти вопросы ответы выпаливал как из пушки. И вот вопросы закончились, а время еще осталось. А защиту нельзя закончить раньше. Никто не хочет задавать вопросы. И сидит Андрей Гейм, он приехал на мою защиту, потому что ему почему-то нравилось приезжать в Голландию. Спасибо ему. Андрей, конечно, мой диссер тоже не читал, он в работе участвовал от начала до конца, но что я там писал, он не знает. И вот начальник этой комиссии понимает, что никто больше вопросов задавать не будет, тут его взгляд падает на Андрея: Андрей с Костей еще работает, он-то знает. И просит его задать вопрос. А Андрей понятия не имеет, о чем у меня диссер. Он встает и говорит: «Ну, это, наверное, слишком цинично – задавать Косте вопросы, потому что мы с ним всю эту работу вместе делали. Давайте я вам лучше расскажу анекдот, как Костя добирался к вам сегодня в Голландию». И он 20 минут им рассказывал анекдоты, как паспорт потерялся, как авиакомпания обанкротилась, как меня хотели из страны выгнать. Народ смеялся, время протянули, пока это не закончилось.

Теория небольших скачков

– Вы можете что-то рассказать про будущее? Сейчас технологический прогресс движется очень быстро и наука развивается гораздо стремительнее, чем раньше.

– Во-первых, я умею очень хорошо предсказывать, но только прошлое, будущее – нет. И тут я всегда вспоминаю цитату из Артура Кларка, который писал, что прогнозы – дело неблагодарное, они оказываются – по-английски это было laughably conservative – до смешного консервативными. Технологии развиваются квантовыми ступеньками. Возникает скачок, вы развиваетесь дальше. Ядерная энергия, или транзисторы, или гнущиеся дисплеи. К сожалению, человеческий мозг не может запрограммировать, какие скачки произойдут. Из этой точки мы можем линейно аппроксимировать. Я уверен, что на протяжении 5–10 лет произойдет один, а то и несколько маленьких скачков, которые в сумме нас сдвинут с этой линейной аппроксимации, либо просто ускорят ее, либо вообще отбросят в какую-то другую сторону.

– Вы думаете, что возможен регресс?

– Нет, я бы не был так пессимистичен. Мы когда сделали графен, то очень быстро и энергично с ним работали, научные эксперименты, применение – это было очень весело, было замечательно, было единение огромного количества ученых по всему миру. Такого командного духа ни до ни после я не испытывал, но при этом я абсолютно точно знал, что это такая игрушка для лаборатории, что никогда в жизни это в практику не пойдет. Через 10 лет практически в каждой области технологий мы видим, что графену находят применение, в том числе в больших корпорациях. Это пример того, как я сам очень-очень сильно ошибался. Я знаю, что всегда будет происходить либо один большой скачок, либо много маленьких, которые дадут нам новые направления. Очень много людей говорят, что технологии так быстро развиваются, что человек становится ненужным. На самом деле то же самое происходило и до нас, научные открытия, которые делались в начале XX в. Казалось, вся физика уже создана, ученые не нужны. Сейчас у нас в сто раз больше ученых, если не в тысячу, и мы производим научное знание со скоростью в сто раз больше, чем оно производилось сто лет назад, и все равно количество работы, которое остается, еще колоссальное. Поэтому у меня есть некоторый оптимизм, что технологии, искусственный интеллект не вытеснят нас полностью. В какой-то краткосрочной перспективе – да, такое возможно, но потом мы найдем, чем нам заняться.

Физик Андрей Гейм и его ученик Константин Новоселов получили самую престижную научную премию и чек в 1 миллион евро за открытие графена — самого тонкого материала в мире. Толщина графенового листа всего 1 атом, этот материал считают самым перспективным для использования в электронике.

Те, кто хоть немного был знаком с Андреем, безоговорочно признавали его самым экстравагантным гением за всю современную историю. Достаточно сказать, что Гейм умудрился стать первым ученым, который получил и Нобелевскую и Шнобелевскую премии. Последняя, напомним, является пародией на Нобелевскую премию и присуждается за самые дурацкие исследования в области науки.

В 2000 году Андрей потряс ученое сообщество своим экспериментом с левитирующей лягушкой. Чтобы заставить лягушку летать, Гейм использовал систему магнитов. Опыты, которые Андрей проводил вместе с известным математиком-теоретиком сэром Майклом Берри из Бристольского университета, были положены в основу научного труда «О летающих лягушках и левитронах», его напечатал в 1997 году журнал European Journal of Physics.

Научный мир был ошарашен. Тем более что в качестве соавтора одной из статей на эту тему Гейм указал… своего хомяка Тишу и утверждал, что он внес прямой непосредственный вклад в работу.

Андрей Гейм за свое открытие получил титул рыцаря из рук королевы Англии.Фото: РИА Новости

«Да он просто дискредитирует науку!» — восклицали ученые-сухари.

Но спустя несколько лет выяснилось, что работы Гейма по диамагнетической левитации натолкнули ученых на абсолютно новую область исследований: наземные эксперименты с низкой гравитацией.

Открытия Гейма никогда не оставляли научный мир равнодушным. В 2003 году он стал кумиром фанатов комиксов про Человека-паука. Ученый изобрел бесклеевую липкую ленту, которая воспроизводила структуру лапок геккона. Биологов всегда поражала способность этих животных карабкаться по гладким поверхностям и не падать с потолка. Физики рассчитали, что 50-граммовые гекконы обладают такой силой, что теоретически способны удержать на отвесной стене двух взрослых людей! Андрею удалось разгадать этот секрет природы и создать полимерную пленку с удивительными свойствами: миф о Человеке-пауке стал реальностью…

Впрочем, мы забежали далеко вперед. Эту историю надо рассказывать с самого начала. Андрей Гейм родился в 1958 году в Сочи. Через шесть лет семья переехала в Нальчик, где его отец Константин Алексеевич получил должность главного инженера электровакуумного завода. Фабрика выпускала аппаратуру для космических аппаратов.

Гейм единственный ученый, который получил и Нобелевскую и Шнобелевскую премии.Фото: РИА Новости

Андрей окончил школу с углубленным изучением английского языка, что впоследствии ему очень пригодилось во время переезда на Запад. Впрочем, настоящей страстью ребенка были математика и физика. Он с увлечением занимался дополнительно, участвовал во всевозможных олимпиадах. Школу Андрюша окончил с золотой медалью.

В 1975 году Гейм уехал в Москву, он мечтал поступить в МИФИ. Однако поступить в престижный вуз будущему нобелевскому лауреату не удалось. Вот что он сам рассказывал потом об этой парадоксальной истории: «При попытке поступить в МИФИ меня завалили на экзаменах. Потом 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».

В 1982 году Гейм с отличием окончил МФТИ, в дипломе у него фигурировала только одна четверка — по политэкономии социализма. Его работы в Институте физики твердого тела привлекли к себе внимание за рубежом. В стране бушевала перестройка, наука в СССР стремительно превращалась в бедную падчерицу. Не видя особых перспектив на Родине, Гейм в 1990 году получил стипендию Английского королевского общества и уехал из Советского Союза. Семья Андрея — его родители и брат — в середине 90-х по программе переселения немцев тоже уехали из Нальчика и осели в Германии.

Константин Новоселов стал самым молодым нобелевским лауреатом по физике за последние 37 лет.

В 1999 году на Западе оказался и Константин Новоселов. Он приехал в Институт Неймегена (Голландия), где к тому моменту Гейм был профессором. Оба знали друг друга еще со времен работы в Институте физики твердого тела в подмосковной Черноголовке. Гейм очень высоко ценил Костю. Тот считался вундеркиндом еще в школе. С шестого класса он не знал себе равных в областной олимпиаде по физике, а на Всесоюзной олимпиаде школьников СССР Новоселов входил в десятку лучших.

Получив карт-бланш на исследования в Университете Манчестера, Гейм стал собирать у себя под крылом русскую команду. Поэтому на вопрос, вправе ли мы считать Нобелевскую премию по физике-2010 русской, можно дать положительный ответ.Константин младше своего научного руководителя на 16 лет (родился 23 августа 1974 года в Нижнем Тагиле), однако его вклад в нобелевское открытие таков, что сам Гейм признавал: «Мы оба играли первую скрипку».

От Константина Новоселова ждут новых удивительных открытий.Фото: РИА Новости

Вот что говорит об истории открытия доктор физико-математических наук Сергей Морозов, один из участников команды Гейма: «Конечно, с одной стороны, организация дела, технические устройства, финансовые возможности — все это заслуга английской науки. С другой стороны — Андрей Гейм и Константин Новоселов как личности и ученые сформировались в российской системе. Сама научная группа тоже изначально была русской: на старте были Андрей, Костя, я, может быть, еще несколько человек. Теперь у нас 40 — 50 сотрудников, есть русские, украинцы, немцы, англичане, пакистанцы, индусы, китайцы… Но костяк группы по-прежнему русскоязычный».

Впрочем, англичане тоже считают открытия русских ученых предметом собственной гордости. Указом королевы Елизаветы II нобелевским лауреатам Андрею Гейму и Константину Новоселову присвоены звания рыцарей за заслуги перед наукой.

Кстати, Новоселов стал самым молодым нобелевским лауреатом по физике за последние 37 лет. В августе 2015 года ему исполнится всего лишь 41 год. И мы вправе ожидать от Константина новых выдающихся открытий. Впрочем, и Гейм заявил, что эта премия для него не первая и не последняя. Он по-прежнему является одним из самых цитируемых в научной литературе физиков планеты. По словам его супруги Ирины Григорьевой, физика для Гейма не только работа, это источник удовольствия. Его стандартный рабочий день длится как минимум 12 часов: с 9 утра до 9 — 10 вечера.

В пакетике, тот самый графен — самый тонкий материал в мире, его толщина — один атом.Фото: РИА Новости

Однако сам нобелевский лауреат скептически оценивает перспективы мировой науки. Он считает, что научно-техническая революция, которая изменила облик нашего мира за последние 50 лет стала результатом политического противостояния капиталистического Запада и коммунистического Востока. СССР и США вкладывали огромные средства в фундаментальные исследования в надежде выиграть гонку вооружений. К счастью, третьей мировой войны не случилось, а наработки ученых вылились в новую технологическую революцию.

Со свойственной ему экстравагантностью Гейм заявляет: «Нынешние вызовы — глобальное потепление, перенаселение, истощение ресурсов — не способны напугать человечество. Поэтому политики не хотят тратить большие деньги на науку. Но у меня есть мечта. Я хочу, чтобы астрономы обнаружили гигантский астероид, который угрожает уничтожить Землю лет эдак через 50. Для спасения понадобятся новые технологии. К сожалению, только осознание общей угрозы способно заставить нас объединиться. Люди наконец поймут, что социальные сети могут сделать отдельных людей очень богатыми, но не могут спасти планету. Для этого нужны фундаментальные открытия».

Константин Новоселов — лауреат Нобелевской премии по физике

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.

Почетный профессор МФТИ (2010).

Автор более 190 научных статей. По версии аналитического агентства Thomson Reuters, в 2014 г. Константин Новоселов входит в число самых цитируемых ученых мира.

Проживает в Манчестере, является гражданином России и подданным Великобритании.

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

Любит играть на пианино.

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 (SiO2). 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 SiO2-подложке заряженных примесей. Если научиться получать «свободновисящие» плёнки графена, то подвижность электронов можно увеличить на два порядка — до 2×106 см2/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» № 4, 2009 г.). 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.