Sir Andrej Konstantinovič Gejm je član Kraljevskog društva, član Univerziteta u Mančesteru i britansko-holandski fizičar ruskog porekla. Zajedno sa Konstantinom Novoselovim dobio je Nobelovu nagradu za fiziku 2010. godine za rad na grafenu. Trenutno je Regius profesor i direktor Centra za mezonauku i nanotehnologiju na Univerzitetu u Mančesteru.
Andrey Geim: biografija
Rođen 21.10.58. u porodici Konstantina Aleksejeviča Geima i Nine Nikolajevne Bayer. Njegovi roditelji su bili sovjetski inženjeri njemačkog porijekla. Prema Geimu, baka njegove majke bila je Jevrejka, a on je patio od antisemitizma jer mu prezime zvuči jevrejski. Game ima brata Vladislava. Godine 1965. njegova porodica se preselila u Naljčik, gdje je studirao u školi specijaliziranoj za engleski jezik. Nakon što je diplomirao sa odličnim uspjehom, dva puta je pokušao upisati MEPHI, ali nije primljen. Zatim se prijavio na Moskovski institut za fiziku i tehnologiju, i ovoga puta je uspio da uđe. Prema njemuPrema njegovim riječima, studenti su jako vrijedno učili - pritisak je bio toliki da su se ljudi često lomili i napuštali studije, a neki su završavali s depresijom, šizofrenijom i samoubistvom.
Akademska karijera
Andrey Geim je diplomirao 1982. godine, a 1987. je postao doktor fizike metala na Institutu za fiziku čvrstog stanja Ruske akademije nauka u Černoglavki. Prema naučniku, u to vrijeme nije želio da se bavi ovim smjerom, preferirajući fiziku elementarnih čestica ili astrofiziku, ali danas je zadovoljan svojim izborom.
Game je radio kao istraživač na Institutu za mikroelektronsku tehnologiju pri Ruskoj akademiji nauka, a od 1990. godine na univerzitetima u Nottinghamu (dva puta), Bathu i Kopenhagenu. Prema njegovim rečima, mogao je da se bavi istraživanjem u inostranstvu, a ne da se bavi politikom, zbog čega je odlučio da napusti SSSR.
Rad u Holandiji
Andrey Geim preuzeo je svoju prvu poziciju na puno radno vrijeme 1994. godine, kada je postao docent na Univerzitetu u Nijmegenu, gdje je proučavao mezoskopsku supravodljivost. Kasnije je dobio holandsko državljanstvo. Jedan od njegovih postdiplomaca bio je Konstantin Novoselov, koji je postao njegov glavni istraživački partner. Međutim, prema Geimu, njegova akademska karijera u Holandiji bila je daleko od ružičaste. Ponuđeno mu je mjesto profesora u Nijmegenu i Eindhovenu, ali je to odbio jer je holandski akademski sistem smatrao previše hijerarhijskim i punim sitnog politikantstva, potpuno je drugačiji od britanskog, gdje su svi zaposleni jednaki u pravima. U svom Nobelovom predavanju, Game je kasnije rekao da je ova situacija bila pomalo nadrealna, jer je van zidina univerziteta svuda bio srdačno dočekan, uključujući svog supervizora i druge naučnike.
Seljenje u UK
Godine 2001, Game je postao profesor fizike na Univerzitetu u Mančesteru, a 2002. je imenovan za direktora Mančesterskog centra za mezo-nauku i nanotehnologiju i profesora Langvortija. Njegova supruga i dugogodišnja saradnica Irina Grigorijeva takođe se preselila u Mančester kao učiteljica. Kasnije im se pridružio Konstantin Novoselov. Od 2007. Game je viši saradnik u Vijeću za inženjerska i fizička istraživanja. Godine 2010. Univerzitet u Nijmegenu ga je imenovao za profesora inovativnih materijala i nanonauke.
Istraživanje
Game je pronašao jednostavan način da izoluje jedan sloj atoma grafita, poznatog kao grafen, u saradnji sa naučnicima sa Univerziteta u Mančesteru i IMT. U oktobru 2004. grupa je objavila svoje nalaze u časopisu Science.
Grafen se sastoji od sloja ugljika, čiji su atomi raspoređeni u obliku dvodimenzionalnih šesterokuta. To je najtanji materijal na svijetu, kao i jedan od najjačih i najtvrđih. Supstanca ima mnogo potencijalnih upotreba i odlična je alternativa silicijumu. Jedna od prvih upotreba grafena mogla bi biti razvoj fleksibilnih ekrana osjetljivih na dodir, rekao je Geim. Nije patentirao novi materijal jer bi to zahtijevalo određeneopseg i partner u industriji.
Fizičar je razvijao biomimetički ljepilo koje je postalo poznato kao gekona traka zbog ljepljivosti udova gekona. Ove studije su još u ranoj fazi, ali već daju nadu da će ljudi u budućnosti moći da se penju na plafone poput Spajdermena.
Gejm je 1997. godine proučavao efekte magnetizma na vodu, što je dovelo do čuvenog otkrića direktne dijamagnetne levitacije vode, koje je postalo nadaleko poznato zbog demonstracije žabe koja levitira. Takođe je radio na supravodljivosti i mezoskopskoj fizici.
Što se tiče izbora predmeta za svoje istraživanje, Game je rekao da prezire pristup mnogih koji biraju predmet za doktorat, a zatim nastavljaju istu temu do penzije. Prije nego što je dobio svoju prvu poziciju na puno radno vrijeme, promijenio je predmet pet puta i to mu je pomoglo da nauči mnogo.
U radu iz 2001. godine, svog voljenog hrčka nazvao je Tisha kao koautor.
Historija otkrića grafena
Jedne jesenje večeri 2002. Andrey Geim je razmišljao o ugljeniku. Specijalizirao se za mikroskopski tanke materijale i pitao se kako se najtanji slojevi materije mogu ponašati pod određenim eksperimentalnim uvjetima. Grafit, sastavljen od monoatomskih filmova, bio je očigledan kandidat za istraživanje, ali standardne metode za izolaciju ultratankih uzoraka bi ga pregrijale i uništile. Tako je Game dodijelio jednog od novih diplomiranih studenata, Da Jianga,pokušajte da dobijete što tanji uzorak, čak i nekoliko stotina slojeva atoma, poliranjem kristala grafita veličine jednog inča. Nekoliko sedmica kasnije, Jiang je donio zrno ugljika u petrijevoj posudi. Nakon što ga je pregledao pod mikroskopom, Game ga je zamolio da pokuša ponovo. Jiang je rekao da je to sve što je ostalo od kristala. Dok ga je Game u šali predbacivao što je obrisao planinu da bi dobio zrno pijeska, jedan od njegovih starijih je vidio grudve korištene trake u korpi za otpatke, čija je ljepljiva strana bila prekrivena sivim, blago sjajnim filmom ostataka grafita.
U laboratorijama širom svijeta, istraživači koriste traku za testiranje adhezivnih svojstava eksperimentalnih uzoraka. Slojevi ugljika koji čine grafit su labavo vezani (od 1564. materijal se koristi u olovkama, jer ostavlja vidljiv trag na papiru), tako da ljepljiva traka lako odvaja ljuske. Game je pod mikroskop stavio komad ljepljive trake i otkrio da je debljina grafita tanja od onoga što je do sada vidio. Preklapanjem, stiskanjem i razdvajanjem trake uspeo je da postigne još tanje slojeve.
Game je po prvi put uspjela izolirati dvodimenzionalni materijal: jednoatomni sloj ugljika, koji pod atomskim mikroskopom izgleda kao ravna rešetka od šesterokuta, koja podsjeća na saće. Teoretski fizičari su takvu supstancu nazvali grafen, ali nisu pretpostavljali da se može dobiti na sobnoj temperaturi. Činilo im se da će se materijal raspasti u mikroskopske kuglice. Umjesto toga, Game je vidio da je grafen ostao u jednomavion koji se mreška dok se materija stabilizuje.
Grafen: izuzetna svojstva
Andrei Game je zatražio pomoć postdiplomca Konstantina Novoselova i počeli su da proučavaju novu supstancu četrnaest sati dnevno. U naredne dvije godine sproveli su niz eksperimenata, tokom kojih su otkrili zadivljujuća svojstva materijala. Zbog svoje jedinstvene strukture, elektroni, bez utjecaja drugih slojeva, mogu se kretati kroz rešetku nesmetano i neobično brzo. Provodljivost grafena je hiljadama puta veća od provodljivosti bakra. Prvo otkriće Gamea bilo je zapažanje izraženog "efekta polja" koji se javlja u prisustvu električnog polja, što omogućava kontrolu provodljivosti. Ovaj efekat je jedna od ključnih karakteristika silicijuma koji se koristi u kompjuterskim čipovima. Ovo sugerira da bi grafen mogao biti zamjena koju su proizvođači kompjutera tražili godinama.
Put do priznanja
Game i Konstantin Novoselov napisali su rad na tri stranice u kojem su opisali svoja otkrića. Priroda ga je dva puta odbacila, pri čemu je jedan recenzent rekao da je izolovanje stabilnog dvodimenzionalnog materijala nemoguće, a drugi ne vidi "dovoljan naučni napredak" u njemu. Ali u oktobru 2004. godine, članak pod naslovom "Efekat električnog polja u atomski debelim ugljičnim filmovima" objavljen je u časopisu Science, ostavivši veliki utisak na naučnike - pred njihovim očima fantazija je postala stvarnost.
Avalanche of Discovere
Laboratorije širom svijeta započele su istraživanja koristeći Geimovu tehniku ljepljive trake, a naučnici su identifikovali i druga svojstva grafena. Iako je bio najtanji materijal u svemiru, bio je 150 puta jači od čelika. Grafen se pokazao savitljivim, poput gume, i mogao se rastegnuti do 120% svoje dužine. Zahvaljujući istraživanju Philipa Kima, a potom i naučnika sa Univerziteta Columbia, otkriveno je da je ovaj materijal još više električno provodljiv nego što je ranije pronađeno. Kim je stavio grafen u vakuum u kojem nijedan drugi materijal ne bi mogao usporiti kretanje njegovih subatomskih čestica i pokazao da ima "pokretljivost" - brzinu kojom električni naboj putuje kroz poluvodič - 250 puta brže od silicija.
Tehnička utrka
U 2010. godini, šest godina nakon otkrića Andreja Geima i Konstantina Novoselova, ipak im je dodeljena Nobelova nagrada. U to vrijeme mediji su grafen nazivali "čudesnim materijalom", supstancom koja "mogla promijeniti svijet". Obratili su mu se akademski istraživači iz oblasti fizike, elektrotehnike, medicine, hemije itd. Izdati su patenti za upotrebu grafena u baterijama, fleksibilnim ekranima, sistemima za desalinizaciju vode, naprednim solarnim ćelijama, ultra brzim mikroračunarima.
Naučnici u Kini stvorili su najlakši materijal na svijetu - grafen aerogel. On je 7 puta lakši od vazduha - jedan kubni metar materije teži samo 160 g. Grafenski aerogel nastaje sušenjem zamrzavanjem gela koji sadrži grafen i nanocevi.
Na Univerzitet u Manchesteru,gde rade Game i Novoselov, britanska vlada je uložila 60 miliona dolara da bi se na njegovoj bazi stvorio Nacionalni institut za grafen, koji bi omogućio da se zemlja izjednači sa najboljim svetskim nosiocima patenata - Korejom, Kinom i Sjedinjenim Državama, koje su započele utrka za stvaranje prvih revolucionarnih proizvoda na svijetu zasnovanih na novom materijalu.
Počasne titule i nagrade
Eksperiment sa magnetskom levitacijom žive žabe nije donio baš rezultat koji su očekivali Michael Berry i Andrey Game. Ig Nobelova nagrada im je dodijeljena 2000.
2006. Igra je dobila nagradu Scientific American 50.
Institut za fiziku mu je 2007. godine dodijelio Mottovu nagradu i medalju. Istovremeno, Game je izabran za člana Kraljevskog društva.
Game i Novoselov podijelili su nagradu Europhysics 2008. "za otkriće i izolaciju monoatomskog sloja ugljika i određivanje njegovih izuzetnih elektronskih svojstava." Godine 2009. dobio je Kerberovu nagradu.
Nagrada Andre Geim John Carthy za 2010. godinu od Američke Nacionalne akademije nauka dodijeljena je "za njegovu eksperimentalnu realizaciju i proučavanje grafena, dvodimenzionalnog oblika ugljika."
Također je 2010. godine dobio jedno od šest počasnih profesora Kraljevskog društva i Hughesovu medalju "za revolucionarno otkriće grafena i njegovih izvanrednih svojstava". Geimu su dodijeljeni počasni doktorati sa Tehnološkog univerziteta Delft, ETH Cirih, univerzitetiAntwerpen i Manchester.
2010. godine odlikovan je Ordenom holandskog lava za doprinos holandskoj nauci. 2012. godine, za zasluge u nauci, Game je unapređen u vitezove prvostupnike. Izabran je za stranog dopisnog člana Akademije nauka Sjedinjenih Država u maju 2012.
Nobelov laureat
Game i Novoselov dobili su Nobelovu nagradu za fiziku za svoj pionirski rad na grafenu 2010. Čuvši za nagradu, Game je rekao da nije očekivao da će je dobiti ove godine i da ne planira mijenjati svoje trenutne planove. Moderni fizičar izrazio je nadu da će grafen i drugi dvodimenzionalni kristali promijeniti svakodnevni život čovječanstva na isti način na koji je to učinila plastika. Nagrada ga je učinila prvom osobom koja je istovremeno dobila i Nobelovu i Ig Nobelovu nagradu. Predavanje je održano 8. decembra 2010. na Univerzitetu u Stokholmu.
