Sir Andrey Konstantinovich Geim ialah Felo Persatuan Diraja, felo Universiti Manchester dan ahli fizik British-Belanda kelahiran Rusia. Bersama-sama dengan Konstantin Novoselov, beliau telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik pada tahun 2010 untuk kerjanya mengenai graphene. Beliau kini adalah Profesor Regius dan Pengarah Pusat Sains Meso dan Nanoteknologi di Universiti Manchester.
Andrey Geim: biografi
Dilahirkan pada 21/10/58 dalam keluarga Konstantin Alekseevich Geim dan Nina Nikolaevna Bayer. Ibu bapanya adalah jurutera Soviet yang berasal dari Jerman. Menurut Geim, nenek ibunya adalah seorang Yahudi dan dia mengalami anti-Semitisme kerana nama belakangnya terdengar Yahudi. Permainan mempunyai saudara Vladislav. Pada tahun 1965 keluarganya berpindah ke Nalchik, di mana dia belajar di sekolah yang pakar dalam bahasa Inggeris. Selepas tamat pengajian dengan kepujian, dia dua kali cuba memasuki MEPhI, tetapi tidak diterima. Kemudian dia memohon ke Institut Fizik dan Teknologi Moscow, dan kali ini dia berjaya masuk. Mengikut diaMenurutnya, para pelajar belajar dengan sangat bersungguh-sungguh - tekanan sangat kuat sehinggakan sering orang putus asa dan meninggalkan pelajaran, dan ada yang berakhir dengan kemurungan, skizofrenia dan bunuh diri.
Kerjaya akademik
Andrey Geim menerima diplomanya pada tahun 1982, dan pada tahun 1987 beliau menjadi PhD dalam fizik logam di Institut Fizik Keadaan Pepejal Akademi Sains Rusia di Chernogolovka. Menurut saintis itu, pada masa itu dia tidak mahu meneruskan arah ini, lebih suka fizik zarah asas atau astrofizik, tetapi hari ini dia berpuas hati dengan pilihannya.
Game bekerja sebagai penyelidik di Institut Teknologi Mikroelektronik di Akademi Sains Rusia, dan sejak 1990 di Universiti Nottingham (dua kali), Bath dan Copenhagen. Menurutnya, dia boleh membuat penyelidikan di luar negara, dan tidak berurusan dengan politik, sebab itu dia memutuskan untuk meninggalkan USSR.
Bekerja di Belanda
Andrey Geim mengambil jawatan sepenuh masa pertamanya pada tahun 1994, apabila beliau menjadi penolong profesor di Universiti Nijmegen, tempat beliau mempelajari superkonduktiviti mesoskopik. Dia kemudiannya menerima kerakyatan Belanda. Salah seorang pelajar siswazahnya ialah Konstantin Novoselov, yang menjadi rakan penyelidikan utamanya. Bagaimanapun, menurut Geim, kerjaya akademiknya di Belanda jauh daripada cemerlang. Dia ditawarkan jawatan profesor di Nijmegen dan Eindhoven, tetapi dia menolaknya kerana dia mendapati sistem akademik Belanda terlalu hierarki dan penuh dengan politik kecil, ia sama sekali berbeza dengan British, di mana setiap pekerja mempunyai hak yang sama. Dalam syarahan Nobelnya, Game kemudiannya berkata bahawa keadaan ini agak nyata, kerana di luar tembok universiti dia disambut mesra di mana-mana, termasuk penyelianya dan saintis lain.
Berpindah ke UK
Pada tahun 2001, Game menjadi Profesor Fizik di Universiti Manchester, dan pada tahun 2002 dilantik sebagai Pengarah Pusat Meso-Sains dan Nanoteknologi Manchester dan Profesor Langworthy. Isteri dan kolaborator lamanya Irina Grigorieva juga berpindah ke Manchester sebagai seorang guru. Kemudian Konstantin Novoselov menyertai mereka. Sejak 2007, Game telah menjadi Felo Kanan di Majlis Penyelidikan Kejuruteraan dan Sains Fizikal. Pada 2010, Universiti Nijmegen melantiknya sebagai Profesor Bahan Inovatif dan Nanosains.
Penyelidikan
Permainan telah menemui cara mudah untuk mengasingkan satu lapisan atom grafit, yang dikenali sebagai graphene, dengan kerjasama saintis dari Universiti Manchester dan IMT. Pada Oktober 2004, kumpulan itu menerbitkan penemuan mereka dalam jurnal Science.
Grafene terdiri daripada lapisan karbon, atom-atomnya tersusun dalam bentuk heksagon dua dimensi. Ia adalah bahan paling nipis di dunia, serta salah satu yang paling kuat dan paling sukar. Bahan ini mempunyai banyak kegunaan yang berpotensi dan merupakan alternatif terbaik untuk silikon. Salah satu kegunaan pertama untuk graphene boleh menjadi pembangunan skrin sentuh yang fleksibel, kata Geim. Dia tidak mempatenkan bahan baharu itu kerana ia memerlukan sesuatu yang tertentuskop dan rakan kongsi dalam industri.
Ahli fizik sedang membangunkan pelekat biomimetik yang dikenali sebagai pita tokek kerana kelekitan anggota badan tokek. Kajian ini masih di peringkat awal, tetapi sudah memberi harapan bahawa pada masa hadapan orang akan dapat memanjat siling seperti Spider-Man.
Pada tahun 1997, Game mengkaji kesan kemagnetan pada air, yang membawa kepada penemuan terkenal tentang pengangkatan diamagnet langsung air, yang menjadi terkenal secara meluas disebabkan oleh demonstrasi katak yang melayang. Dia juga bekerja pada superkonduktiviti dan fizik mesoskopik.
Mengenai pilihan subjek untuk penyelidikannya, Game berkata dia tidak menyukai pendekatan ramai yang memilih subjek untuk Ph. D. dan kemudian meneruskan subjek yang sama sehingga bersara. Sebelum dia mendapat jawatan sepenuh masa pertamanya, dia menukar subjeknya sebanyak lima kali dan ia membantunya belajar banyak.
Dalam makalah 2001, dia menamakan hamster kesayangannya Tisha sebagai pengarang bersama.
Sejarah penemuan graphene
Suatu petang musim luruh pada tahun 2002 Andrey Geim sedang memikirkan tentang karbon. Beliau pakar dalam bahan-bahan yang nipis secara mikroskopik dan tertanya-tanya bagaimana lapisan jirim yang paling nipis boleh bertindak di bawah keadaan eksperimen tertentu. Grafit, yang terdiri daripada filem monatomik, adalah calon yang jelas untuk penyelidikan, tetapi kaedah standard untuk mengasingkan sampel ultranipis akan menjadi terlalu panas dan memusnahkannya. So Game menugaskan salah seorang pelajar siswazah baharu, Da Jiang,cuba dapatkan sampel setipis mungkin, walaupun beberapa ratus lapisan atom, dengan menggilap kristal grafit bersaiz satu inci. Beberapa minggu kemudian, Jiang membawa sebutir karbon dalam piring petri. Selepas memeriksanya di bawah mikroskop, Game memintanya untuk mencuba lagi. Jiang berkata bahawa ini sahaja yang tinggal daripada kristal itu. Ketika Game secara bergurau mencelanya kerana mengelap gunung untuk mendapatkan sebutir pasir, salah seorang seniornya melihat gumpalan pita terpakai di dalam bakul sampah, yang bahagian melekitnya ditutup dengan filem sisa grafit kelabu dan berkilat sedikit.
Di makmal di seluruh dunia, penyelidik menggunakan pita untuk menguji sifat pelekat sampel eksperimen. Lapisan karbon yang membentuk grafit terikat dengan longgar (sejak 1564, bahan tersebut telah digunakan dalam pensel, kerana ia meninggalkan tanda yang boleh dilihat pada kertas), supaya pita pelekat mudah memisahkan skala. Game meletakkan sekeping pita pelekat di bawah mikroskop dan mendapati bahawa ketebalan grafit adalah lebih nipis daripada apa yang dilihatnya setakat ini. Dengan melipat, memicit dan membuka pita, dia berjaya mencapai lapisan yang lebih nipis.
Permainan berjaya mengasingkan bahan dua dimensi buat kali pertama: lapisan monoatomik karbon, yang di bawah mikroskop atom kelihatan seperti kekisi rata heksagon, mengingatkan sarang lebah. Ahli fizik teori memanggil bahan seperti itu graphene, tetapi mereka tidak menganggap bahawa ia boleh diperoleh pada suhu bilik. Nampaknya bahan itu akan hancur menjadi bola mikroskopik. Sebaliknya, Game melihat bahawa graphene kekal dalam satusatah yang beralun apabila jirim menjadi stabil.
Grafene: sifat luar biasa
Andrei Game meminta bantuan pelajar siswazah Konstantin Novoselov, dan mereka mula mempelajari bahan baharu empat belas jam sehari. Dalam tempoh dua tahun akan datang, mereka menjalankan satu siri eksperimen, di mana mereka menemui sifat menakjubkan bahan tersebut. Kerana strukturnya yang unik, elektron, tanpa dipengaruhi oleh lapisan lain, boleh bergerak melalui kekisi tanpa halangan dan luar biasa pantas. Kekonduksian graphene adalah beribu-ribu kali lebih besar daripada kuprum. Pendedahan pertama Game adalah pemerhatian "kesan medan" yang ketara yang berlaku dengan kehadiran medan elektrik, yang membolehkan kawalan pengaliran. Kesan ini adalah salah satu ciri penentu silikon yang digunakan dalam cip komputer. Ini menunjukkan bahawa graphene boleh menjadi pengganti yang telah dicari oleh pengeluar komputer selama bertahun-tahun.
Jalan menuju pengiktirafan
Game dan Konstantin Novoselov menulis kertas tiga muka surat yang menerangkan penemuan mereka. Ia telah ditolak dua kali oleh Alam, dengan seorang pengulas mengatakan bahawa mengasingkan bahan dua dimensi yang stabil adalah mustahil, dan seorang lagi tidak melihat "kemajuan saintifik yang mencukupi" di dalamnya. Tetapi pada Oktober 2004, artikel bertajuk "Electric Field Effect in Atomically Thick Carbon Films" telah diterbitkan dalam jurnal Science, memberikan kesan yang hebat kepada saintis - di hadapan mata mereka, fantasi menjadi realiti.
Penemuan Longsor
Makmal di seluruh dunia memulakan penyelidikan menggunakan teknik pita pelekat Geim, dan saintis telah mengenal pasti sifat graphene yang lain. Walaupun ia adalah bahan paling nipis di alam semesta, ia adalah 150 kali lebih kuat daripada keluli. Graphene terbukti mudah ditempa, seperti getah, dan boleh meregang sehingga 120% daripada panjangnya. Terima kasih kepada penyelidikan Philip Kim, dan kemudian saintis di Universiti Columbia, didapati bahawa bahan ini lebih konduktif elektrik daripada yang ditemui sebelumnya. Kim meletakkan graphene dalam vakum di mana tiada bahan lain dapat memperlahankan pergerakan zarah subatomnya, dan menunjukkan bahawa ia mempunyai "mobiliti" - kelajuan di mana cas elektrik bergerak melalui semikonduktor - 250 kali lebih cepat daripada silikon.
Perlumbaan teknologi
Pada tahun 2010, enam tahun selepas penemuan yang dibuat oleh Andrei Geim dan Konstantin Novoselov, Hadiah Nobel telah dianugerahkan kepada mereka. Pada masa itu, media memanggil graphene sebagai "bahan ajaib", bahan yang "boleh mengubah dunia." Beliau didekati oleh penyelidik akademik dalam bidang fizik, kejuruteraan elektrik, perubatan, kimia, dll. Paten telah dikeluarkan untuk penggunaan graphene dalam bateri, skrin fleksibel, sistem penyahgaraman air, sel suria termaju, mikrokomputer ultra-pantas.
Para saintis di China telah mencipta bahan paling ringan di dunia - graphene airgel. Ia 7 kali lebih ringan daripada udara - satu meter padu jirim seberat 160 g sahaja. Airgel graphene dicipta dengan mengeringkan beku gel yang mengandungi graphene dan tiub nano.
Ke Universiti Manchester,di mana Game dan Novoselov bekerja, kerajaan British melabur $60 juta untuk mewujudkan Institut Graphene Kebangsaan atas asasnya, yang akan membolehkan negara itu setanding dengan pemegang paten terbaik dunia - Korea, China dan Amerika Syarikat, yang memulakan berlumba untuk mencipta produk revolusioner pertama di dunia berdasarkan bahan baharu.
Gelaran dan anugerah kehormat
Percubaan dengan pengangkatan magnetik katak hidup tidak memberikan hasil yang diharapkan oleh Michael Berry dan Andrey Game. Hadiah Nobel Ig telah dianugerahkan kepada mereka pada tahun 2000
Pada tahun 2006 Permainan menerima anugerah Scientific American 50.
Pada tahun 2007, Institut Fizik menganugerahkannya Hadiah Mott dan Pingat. Pada masa yang sama, Game telah dipilih sebagai Fellow of the Royal Society.
Game dan Novoselov berkongsi Hadiah Eurofizik 2008 "untuk penemuan dan pengasingan lapisan monoatomik karbon dan penentuan sifat elektroniknya yang luar biasa." Pada tahun 2009, beliau menerima Anugerah Kerber.
Anugerah Andre Geim John Carthy 2010 daripada Akademi Sains Kebangsaan AS diberikan "untuk kesedaran percubaannya dan kajian graphene, bentuk karbon dua dimensi."
Juga pada 2010, beliau menerima salah satu daripada enam jawatan profesor kehormat Royal Society dan Pingat Hughes "untuk penemuan revolusioner graphene dan sifatnya yang luar biasa." Geim telah dianugerahkan kedoktoran kehormat daripada Universiti Teknologi Delft, ETH Zurich, UniversitiAntwerp dan Manchester.
Pada tahun 2010 beliau telah dianugerahkan Order of the Netherlands Lion atas sumbangannya kepada sains Belanda. Pada tahun 2012, untuk perkhidmatan sains, Game telah dinaikkan pangkat kepada kesatria bujang. Beliau telah dipilih sebagai Ahli Koresponden Asing Akademi Sains Amerika Syarikat pada Mei 2012
Pemenang Nobel
Game dan Novoselov telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik 2010 untuk kerja perintis mereka mengenai graphene. Mendengar tentang anugerah itu, Game berkata dia tidak menjangka akan menerimanya tahun ini dan tidak bercadang untuk mengubah rancangan segeranya. Seorang ahli fizik moden telah menyatakan harapan bahawa graphene dan kristal dua dimensi lain akan mengubah kehidupan harian manusia dengan cara yang sama seperti yang dilakukan oleh plastik. Anugerah itu menjadikannya orang pertama yang memenangi kedua-dua Hadiah Nobel dan Hadiah Nobel Ig pada masa yang sama. Kuliah berlangsung pada 8 Disember 2010 di Universiti Stockholm.
