`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Они сделали то, во что никто не верил

Статья опубликована в №38 (748) от 26 октября

+11
голос

Нобелевские лауреаты этого года по физике Андрей Гейм и Константин Новоселов «сделали то, во что никто не верил». 5 октября им была присуждена Нобелевская премия за создание «наноматериала» графена. Они получили его вопреки тому, что первоначально само существование данного материала считалось невозможным.

Они сделали то, во что никто не верил
Андрей Гейм

Премия ученым была присуждена «за основополагающие эксперимен-ты по исследованию двумерного материала графена», говорится в сообщении на официальном сайте престижной научной премии.

Графен – это наноструктура, представляющая собой тончайший лист вещества всего из одного слоя атомов углерода. Он обладает множеством уникальных физических свойств, которые обусловлены квантовыми эффектами, присущими двумерным структурам. Так, графен считается самым прочным материалом, проводит электрический ток и в то же время практически прозрачен. Последнее свойство делает его удачным материалом для создания электрооптических приборов, например сенсорных дисплеев, прозрачных электродов солнечных батарей.

Благодаря исключительному сочетанию свойств графен считается следующим поколением материалов, которые найдут свое применение в микро-, точнее наноэлекронике. Исследователи допускают, что двумерный материал на основе углерода с упорядочением атомов, напоминающим пчелиные соты, может в ближайшее время привести к появлению нового класса наноэлектроники – графеновой, которую будет характеризовать рекордно малая толщина транзисторов – до 10 нм.

Они сделали то, во что никто не верил
Константин Новоселов

Согласно имеющимся расчетам микроэлектронные чипы на основе графена должны быть существенно легче, гораздо производительнее, стабильнее в работе и потреблять меньше электроэнергии. Серьезная проблема в создании завершенных электронных устройств на базе графена до сих пор заключалась в технической сложности получения углеродного листа больших размеров и отсутствии промышленно воспроизводимой технологии манипуляций с ним.

Пионерские научные исследования графена А. Геймом и К. Новоселовым еще в 2008 г. отмечены престижной научной премией «Еврофизика» (Europhysics Prize). Они были первыми учеными, кто получил и идентифицировал двумерную форму углерода.

Работы А. Гейма и К. Новоселова, опубликованные в 2004 г., заложили фундамент в новый раздел физики и спровоцировали настоящую графеновую лихорадку – и теоретики, и экспериментаторы из разных научных учреждений занялись всесторонним изучением свойств этого материала. К примеру, в феврале нынешнего года журнал Science разместил публикацию, которая сообщала об успехе исследователей IBM – электронном устройстве с рабочей частотой 100 ГГц.

Они сделали то, во что никто не верил
Эксперимент с человеком-пауком.

Номинантов Нобелевской премии по физике 2010 г. отличают живой интерес к окружающему миру, детская увлеченность и привитое физтеховским образованием умение сделать высококлассный действующий прибор из подручных средств («не умеем, не знаем, но работаем»). Яркой иллюстрацией тому служат «шнобелевские» достижения Гейма и Новоселова – левитирующая лягушка и так называемая gecko tape, или геко-пленка (от слова геккон).

Практическая реализация А. Геймом идеи левитации с использованием живой лягушки и хомяка, представленная в соавторстве с хомяком Тишей (H.A.M.S. ter Tisha) в печати, была удостоена в 2000 г. Шнобелевской премии (Ig Nobel Prize), несмотря на то что предшествовавшая ей работа носила вполне серьезный и совершенно здоровый с физической точки зрения характер. Тот факт, что диамагнитные материалы выталкиваются из области сильного магнитного поля, был известен давно, со времен Ленца. А. Гейм же сделал две вещи: заметил, что большинство органических веществ (включая живые организмы) диамагнитно, и рассчитал конфигурацию и параметры магнитного поля, необходимого для устойчивого парения над магнитом. Оказалось, что для маленьких объектов (орех, хомяк, лягушка) достаточно поля 20 Тл, создаваемого стандартными лабораторными магнитами. Для того чтобы поднять таким же образом человека, нужны существенно большие (до 40 Тл) поля и гигантская мощность (порядка гигаватт). Достичь же устойчивой левитации удалось благодаря «умелым ручкам» экспериментатора, поскольку относительно малые отклонения от рассчитанных параметров приводят к падению левитирующего тела.

Они сделали то, во что никто не верил
Структура графена

Еще одним интересным результатом А. Гейма и К. Новоселова была разработка в 2003 г. сверхлипкого материала – геко-пленки. Известно, что геккон способен висеть и лазить по вертикальной очень гладкой поверхности. Как ему это удается и можно ли создать что-либо подобное искусственным образом? Задав себе данный вопрос, будущие Нобелевские лауреаты посмотрели на лапку геккона. На пальцах ступни у него есть маленькие гребни, покрытые тонкими волосками (щетинками) благодаря чему их лапки прилипают практически к любой поверхности с силой порядка 200 нН (т. е. очень малой, достаточной, чтобы удержать тело массой 10 мкг). Секрет этой маленькой ящерицы в том, что волосков у нее очень много и работают они все одновременно, потому результирующая сила может быть достаточной, чтобы удержать 100-граммовое тело. А. Гейм и К. Новоселов вырастили «искусственные» волоски из полимерного материала и экспериментально подобрали их оптимальную длину и густоту, когда сцепление с любой, даже очень гладкой поверхностью максимально. Оказалось, важно не только, чтобы волоски были достаточно гибкими и жесткими и не мешали друг другу, но и сделать гибкую подложку, на которой эти волоски «растут». В результате удалось создать образец, который удерживал на стеклянном потолке фигурку человека-паука весом 100 г, купленную физиками-экспериментаторами в ближайшем супермаркете. Интересно, что при формировании волосков использовался излюбленный А. Геймом и К. Новоселовым прием эпиляции – тонкий слой материала отрывался от исходной «болванки» с помощью скотча (тот же прием был применен при создании графена из графитовых стружек, за что авторы получили шутливое прозвище «эпиляторщики». Подробнее о производстве графена из кусочков карандашного грифеля и канцелярского скотча.

Они сделали то, во что никто не верил
Так выглядит сверхлипкая пленка в электронном микроскопе

От шутки до гениальности в науке один шаг. Не знаю, совпадение ли это или так было задумано, но работа об электрических свойствах графена, за которую Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию, размещена на 666 с. журнала Science (том 306, 2004 г.)

Андрей Гейм и Константин Новоселов – первые в истории выпускники Московского физико-технического института, получившие Нобелевскую премию. Мои поздравления alma mater.

В настоящее время ученые работают в Великобритании.

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT