Sir Andrey Konstantinovich Geim er stipendiat fra Royal Society, stipendiat ved University of Manchester og en russisk-født britisk-hollandsk fysiker. Sammen med Konstantin Novoselov blev han tildelt Nobelprisen i fysik i 2010 for sit arbejde med grafen. Han er i øjeblikket Regius-professor og direktør for Center for Meso-Science and Nanotechnology ved University of Manchester.
Andrey Geim: biografi
Født den 21/10/58 i familien til Konstantin Alekseevich Geim og Nina Nikolaevna Bayer. Hans forældre var sovjetiske ingeniører af tysk oprindelse. Ifølge Geim var hans mors bedstemor jøde, og han led af antisemitisme, fordi hans efternavn lyder jødisk. Spillet har en bror Vladislav. I 1965 flyttede hans familie til Nalchik, hvor han studerede på en skole med speciale i engelsk. Efter sin eksamen med udmærkelse forsøgte han to gange at komme ind på MEPhI, men blev ikke accepteret. Så søgte han til Moskva Institut for Fysik og Teknologi, og denne gang lykkedes det ham at komme ind. Ifølge hamIfølge ham studerede de studerende meget hårdt - presset var så stærkt, at folk ofte brød sammen og forlod deres studier, og nogle endte med depression, skizofreni og selvmord.
Akademisk karriere
Andrey Geim modtog sit diplom i 1982, og i 1987 blev han ph.d. i metalfysik ved Institute of Solid State Physics ved det russiske videnskabsakademi i Chernogolovka. Ifølge videnskabsmanden ønskede han på det tidspunkt ikke at forfølge denne retning, idet han foretrak elementærpartikelfysik eller astrofysik, men i dag er han tilfreds med sit valg.
Game har arbejdet som forsker ved Institute of Microelectronics Technology ved Det Russiske Videnskabsakademi og siden 1990 ved Universiteterne i Nottingham (to gange), Bath og København. Ifølge ham kunne han forske i udlandet og ikke beskæftige sig med politik, hvorfor han besluttede at forlade USSR.
Arbejde i Holland
Andrey Geim tog sin første fuldtidsstilling i 1994, da han blev adjunkt ved universitetet i Nijmegen, hvor han studerede mesoskopisk superledning. Han fik senere hollandsk statsborgerskab. En af hans kandidatstuderende var Konstantin Novoselov, som blev hans vigtigste forskningspartner. Ifølge Geim var hans akademiske karriere i Holland dog langt fra rosenrød. Han blev tilbudt professorater i Nijmegen og Eindhoven, men han afviste det, fordi han fandt det hollandske akademiske system for hierarkisk og fyldt med småpolitik, det er helt anderledes end det britiske, hvor alle ansatte har lige rettigheder. I sit Nobelforedrag sagde Game senere, at denne situation var en smule surrealistisk, da han uden for universitetets mure blev budt hjerteligt velkommen over alt, inklusive sin vejleder og andre videnskabsmænd.
Flytter til Storbritannien
I 2001 blev Game professor i fysik ved University of Manchester og blev i 2002 udnævnt til direktør for Manchester Center for Meso-Science and Nanotechnology og professor Langworthy. Hans kone og mangeårige samarbejdspartner Irina Grigorieva flyttede også til Manchester som lærer. Senere sluttede Konstantin Novoselov sig til dem. Siden 2007 har Game været Senior Fellow ved Engineering and Physical Science Research Council. I 2010 udnævnte universitetet i Nijmegen ham til professor i innovative materialer og nanovidenskab.
Forskning
Game har fundet en enkel måde at isolere et enkelt lag af grafitatomer, kendt som grafen, i samarbejde med forskere fra University of Manchester og IMT. I oktober 2004 offentliggjorde gruppen deres resultater i tidsskriftet Science.
Graphene består af et lag kulstof, hvis atomer er arrangeret i form af todimensionelle sekskanter. Det er det tyndeste materiale i verden, samt et af de stærkeste og hårdeste. Stoffet har mange potentielle anvendelsesmuligheder og er et glimrende alternativ til silicium. En af de første anvendelser for grafen kunne være udviklingen af fleksible berøringsskærme, sagde Geim. Han patenterede ikke det nye materiale, fordi det ville kræve en visomfang og partner i industrien.
Fysikeren var ved at udvikle et biomimetisk klæbemiddel, der blev kendt som gekkotape på grund af klæbrigheden af gekkoens lemmer. Disse undersøgelser er stadig i deres tidlige stadier, men giver allerede håb om, at folk i fremtiden vil være i stand til at klatre i lofter som Spider-Man.
I 1997 studerede Game virkningerne af magnetisme på vand, hvilket førte til den berømte opdagelse af direkte diamagnetisk levitation af vand, som blev almindeligt kendt på grund af demonstrationen af en svævende frø. Han arbejdede også med superledning og mesoskopisk fysik.
Med hensyn til valget af emner til sin forskning sagde Game, at han foragter tilgangen med, at mange vælger et emne til deres Ph. D. og derefter fortsætter med det samme emne, indtil de går på pension. Inden han fik sin første fuldtidsstilling, skiftede han fag fem gange, og det hjalp ham med at lære meget.
I en avis fra 2001 navngav han sin elskede hamster Tisha som medforfatter.
Historien om opdagelsen af grafen
En efterårsaften i 2002 tænkte Andrey Geim på kulstof. Han specialiserede sig i mikroskopisk tynde materialer og undrede sig over, hvordan de tyndeste lag af stof kunne opføre sig under visse eksperimentelle forhold. Grafit, sammensat af monoatomiske film, var en oplagt kandidat til forskning, men standardmetoder til isolering af ultratynde prøver ville overophede og ødelægge det. Så Game tildelte en af de nye kandidatstuderende, Da Jiang,Prøv at få en så tynd prøve som muligt, endda et par hundrede lag af atomer, ved at polere en grafitkrystal en tomme i størrelse. Et par uger senere bragte Jiang et kulkorn i en petriskål. Efter at have undersøgt det under et mikroskop bad Game ham om at prøve igen. Jiang sagde, at det var alt, der var tilbage af krystallen. Mens Game i spøg bebrejdede ham for at have tørret et bjerg for at få et sandkorn, så en af hans ældre klumper af brugt tape i papirkurven, hvis klæbrige side var dækket af en grå, let skinnende hinde af grafitrester.
I laboratorier rundt om i verden bruger forskere tape til at teste de klæbende egenskaber af eksperimentelle prøver. Kulstoflagene, der udgør grafit, er løst bundet (siden 1564 har materialet været brugt i blyanter, da det efterlader et synligt mærke på papiret), så den klæbende tape let adskiller skællene. Game placerede et stykke gaffatape under et mikroskop og fandt ud af, at tykkelsen af grafitten var tyndere, end hvad han hidtil havde set. Ved at folde, klemme og trække båndet fra hinanden lykkedes det ham at opnå endnu tyndere lag.
Det lykkedes for spillet at isolere et todimensionelt materiale for første gang: et monoatomisk lag af kulstof, der under et atommikroskop ligner et fladt gitter af sekskanter, der minder om en bikage. Teoretiske fysikere kaldte sådan et stof grafen, men de antog ikke, at det kunne fås ved stuetemperatur. Det så ud for dem, at materialet ville gå i opløsning til mikroskopiske kugler. I stedet så Game, at grafen forblev i enfly, der kruser, når stoffet stabiliseres.
Graphene: bemærkelsesværdige egenskaber
Andrei Game fik hjælp fra kandidatstuderende Konstantin Novoselov, og de begyndte at studere et nyt stof fjorten timer om dagen. I løbet af de næste to år gennemførte de en række eksperimenter, hvor de opdagede materialets fantastiske egenskaber. På grund af sin unikke struktur kan elektroner, uden at blive påvirket af andre lag, bevæge sig gennem gitteret uhindret og usædvanligt hurtigt. Konduktiviteten af grafen er tusindvis af gange større end kobbers. Spillets første åbenbaring var observationen af en udt alt "felteffekt", der opstår i nærvær af et elektrisk felt, som tillader kontrol af ledning. Denne effekt er en af de definerende egenskaber ved silicium, der bruges i computerchips. Dette tyder på, at grafen kunne være en erstatning, som computerproducenter har ledt efter i årevis.
Vejen til anerkendelse
Game og Konstantin Novoselov skrev et tre-siders papir, der beskrev deres opdagelser. Det blev afvist to gange af Nature, hvor en anmelder sagde, at det var umuligt at isolere et stabilt todimensionelt materiale, og en anden kunne ikke se "tilstrækkelige videnskabelige fremskridt" i det. Men i oktober 2004 blev en artikel med titlen "Electric Field Effect in Atomically Thick Carbon Films" publiceret i tidsskriftet Science, hvilket gjorde et stort indtryk på videnskabsmænd - foran deres øjne blev fantasi til virkelighed.
En lavine af opdagelser
Laboratorier rundt om i verden begyndte forskning ved at bruge Geims klæbende tape-teknik, og forskere har identificeret andre egenskaber ved grafen. Selvom det var det tyndeste materiale i universet, var det 150 gange stærkere end stål. Grafen viste sig at være formbar, ligesom gummi, og kunne strække sig op til 120% af sin længde. Takket være forskning af Philip Kim og derefter forskere ved Columbia University, blev det fundet, at dette materiale er endnu mere elektrisk ledende end tidligere fundet. Kim satte grafen i et vakuum, hvor intet andet materiale kunne bremse bevægelsen af dets subatomære partikler, og viste, at det har "mobilitet" - den hastighed, hvormed en elektrisk ladning bevæger sig gennem en halvleder - 250 gange hurtigere end silicium.
Tech race
I 2010, seks år efter opdagelsen af Andrei Geim og Konstantin Novoselov, blev de trods alt tildelt Nobelprisen. Dengang kaldte medierne grafen for et "vidundermateriale", et stof, der "kunne ændre verden." Han blev kontaktet af akademiske forskere inden for fysik, elektroteknik, medicin, kemi osv. Der blev udstedt patenter på brugen af grafen i batterier, fleksible skærme, vandafs altningssystemer, avancerede solceller, ultrahurtige mikrocomputere.
Forskere i Kina har skabt verdens letteste materiale - graphene aerogel. Den er 7 gange lettere end luft - en kubikmeter stof vejer kun 160 g. Grafen aerogel skabes ved at frysetørring en gel indeholdende grafen og nanorør.
Til University of Manchester,hvor Game og Novoselov arbejder, investerede den britiske regering 60 millioner dollars for at skabe National Graphene Institute på dets grundlag, som ville give landet mulighed for at være på niveau med verdens bedste patenthavere - Korea, Kina og USA, som startede kapløb om at skabe verdens første revolutionerende produkter baseret på nyt materiale.
Æres titler og -priser
Et eksperiment med magnetisk levitation af en levende frø gav ikke helt det resultat, som Michael Berry og Andrey Game forventede. Ig Nobelprisen blev tildelt dem i 2000
I 2006 modtog Game Scientific American 50-prisen.
I 2007 tildelte Institut for Fysik ham Mott-prisen og medaljen. Samtidig blev Game valgt til Fellow of the Royal Society.
Game og Novoselov delte 2008 Europhysics Prize "for opdagelsen og isoleringen af det monoatomiske lag af kulstof og bestemmelsen af dets bemærkelsesværdige elektroniske egenskaber." I 2009 modtog han Kerber-prisen.
Andre Geim John Carthy-prisen 2010 fra US National Academy of Sciences blev givet "for hans eksperimentelle realisering og undersøgelse af grafen, en todimensionel form for kulstof."
Også i 2010 modtog han et af de seks æresprofessorater i Royal Society og Hughes-medaljen "for den revolutionære opdagelse af grafen og dets bemærkelsesværdige egenskaber." Geim er blevet tildelt æresdoktorgrader fra Delft University of Technology, ETH Zürich, UniversiteterAntwerpen og Manchester.
I 2010 blev han tildelt Order of the Netherlands Lion for sine bidrag til hollandsk videnskab. I 2012 blev Game forfremmet til ungkarle riddere for videnskabens tjenester. Han blev valgt til udenlandsk korresponderende medlem af United States Academy of Sciences i maj 2012
Nobelpristager
Game og Novoselov blev tildelt Nobelprisen i fysik i 2010 for deres banebrydende arbejde med grafen. Da Game hørte om prisen, sagde Game, at han ikke forventede at modtage den i år og ikke har planer om at ændre sine umiddelbare planer. En moderne fysiker har udtrykt håbet om, at grafen og andre todimensionelle krystaller vil ændre menneskehedens daglige liv på samme måde, som plastik gjorde. Prisen gjorde ham til den første person, der vandt både Nobelprisen og Ig Nobelprisen på samme tid. Foredraget fandt sted den 8. december 2010 på Stockholms Universitet.
