Sir Andrey Konstantinovich Geim je član Kraljevskog društva, član Sveučilišta u Manchesteru i britansko-nizozemski fizičar ruskog porijekla. Zajedno s Konstantinom Novoselovim dobio je Nobelovu nagradu za fiziku 2010. za svoj rad na grafenu. Trenutno je profesor Regius i direktor Centra za mezo-znanost i nanotehnologiju na Sveučilištu u Manchesteru.
Andrey Geim: biografija
Rođen 21.10.58. u obitelji Konstantina Aleksejeviča Geima i Nine Nikolajevne Bayer. Njegovi roditelji bili su sovjetski inženjeri njemačkog porijekla. Prema Geimu, baka njegove majke bila je Židovka, a on je patio od antisemitizma jer mu prezime zvuči židovski. Game ima brata Vladislava. 1965. njegova se obitelj preselila u Nalchik, gdje je studirao u školi specijaliziranoj za engleski jezik. Nakon što je diplomirao s odličnim uspjehom, dvaput je pokušao ući u MEPhI, ali nije primljen. Zatim se prijavio na Moskovski institut za fiziku i tehnologiju, a ovaj put je uspio ući. Prema njemuPrema njegovim riječima, studenti su jako vrijedno učili – pritisak je bio toliko jak da su se ljudi često lomili i napuštali studij, a neki su završavali s depresijom, shizofrenijom i samoubojstvom.
Akademska karijera
Andrey Geim diplomirao je 1982., a 1987. je postao doktor fizike metala na Institutu za fiziku čvrstog stanja Ruske akademije znanosti u Černoolovki. Prema riječima znanstvenika, u to vrijeme nije želio slijediti ovaj smjer, preferirajući fiziku elementarnih čestica ili astrofiziku, ali danas je zadovoljan svojim izborom.
Game je radio kao istraživač na Institutu za tehnologiju mikroelektronike pri Ruskoj akademiji znanosti, a od 1990. na sveučilištima u Nottinghamu (dva puta), Bathu i Kopenhagenu. Prema njegovim riječima, mogao je istraživati u inozemstvu, a ne baviti se politikom, zbog čega je odlučio napustiti SSSR.
Rad u Nizozemskoj
Andrey Geim preuzeo je svoju prvu poziciju na puno radno vrijeme 1994. godine, kada je postao docent na Sveučilištu u Nijmegenu, gdje je proučavao mezoskopsku supravodljivost. Kasnije je dobio nizozemsko državljanstvo. Jedan od njegovih diplomiranih studenata bio je Konstantin Novoselov, koji je postao njegov glavni istraživački partner. Međutim, prema Geimu, njegova akademska karijera u Nizozemskoj bila je daleko od ružičaste. Nudili su mu mjesto profesora u Nijmegenu i Eindhovenu, ali je to odbio jer je nizozemski akademski sustav smatrao previše hijerarhijskim i prepunom sitnog politikantstva, potpuno je drugačiji od britanskog, gdje su svi zaposlenici jednaki u pravima. U svom Nobelovom predavanju, Game je kasnije rekao da je ova situacija bila pomalo nadrealna, jer su ga izvan zidina sveučilišta posvuda srdačno dočekali, uključujući svog supervizora i druge znanstvenike.
Selidba u UK
Godine 2001. Game je postao profesor fizike na Sveučilištu u Manchesteru, a 2002. imenovan je direktorom Manchesterskog centra za mezo-znanost i nanotehnologiju i profesorom Langworthyjem. Njegova supruga i dugogodišnja suradnica Irina Grigorieva također se preselila u Manchester kao učiteljica. Kasnije im se pridružio Konstantin Novoselov. Od 2007. Game je viši suradnik u Vijeću za inženjerska i fizikalna istraživanja. Godine 2010. Sveučilište u Nijmegenu imenovalo ga je profesorom inovativnih materijala i nanoznanosti.
Istraživanje
Game je pronašao jednostavan način za izolaciju jednog sloja atoma grafita, poznatog kao grafen, u suradnji sa znanstvenicima sa Sveučilišta Manchester i IMT-a. U listopadu 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. Tvar ima mnogo potencijalnih upotreba i izvrsna je alternativa siliciju. Jedna od prvih upotreba grafena mogla bi biti razvoj fleksibilnih zaslona osjetljivih na dodir, rekao je Geim. Novi materijal nije patentirao jer bi to zahtijevalo određenoopseg i partner u industriji.
Fizičar je razvijao biomimetičko ljepilo koje je postalo poznato kao gekona traka zbog ljepljivosti gekonovih udova. Ove studije su još u ranoj fazi, ali već daju nadu da će se ljudi u budućnosti moći penjati na stropove poput Spider-Mana.
Godine 1997. Game je proučavao učinke magnetizma na vodu, što je dovelo do poznatog otkrića izravne dijamagnetske levitacije vode, koje je postalo nadaleko poznato zbog demonstracije žabe koja levitira. Također je radio na supravodljivosti i mezoskopskoj fizici.
O izboru predmeta za svoje istraživanje, Game je rekao da prezire pristup mnogih koji biraju predmet za svoj doktorat, a zatim nastavljaju istu temu do umirovljenja. Prije nego što je dobio svoju prvu poziciju na puno radno vrijeme, promijenio je predmet pet puta i to mu je pomoglo da nauči puno.
U radu iz 2001. godine nazvao je svog voljenog hrčka Tisha kao koautora.
Povijest otkrića grafena
Jedne jesenske večeri 2002. Andrey Geim je razmišljao o ugljiku. Specijalizirao se za mikroskopski tanke materijale i pitao se kako se najtanji slojevi materije mogu ponašati u određenim eksperimentalnim uvjetima. Grafit, sastavljen od monoatomskih filmova, bio je očiti 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 dobiti što tanji uzorak, čak i nekoliko stotina slojeva atoma, poliranjem kristala grafita veličine jednog inča. Nekoliko tjedana kasnije, Jiang je donio zrno ugljika u petrijevoj zdjelici. Nakon što ga je pregledao pod mikroskopom, Game ga je zamolio da pokuša ponovno. Jiang je rekao da je to sve što je ostalo od kristala. Dok ga je Game u šali predbacivao što je obrisao planinu kako bi dobio zrno pijeska, jedan od njegovih starijih je u košari za smeće vidio grudice rabljene trake čija je ljepljiva strana bila prekrivena sivim, blago sjajnim filmom ostataka grafita.
U laboratorijima diljem svijeta, istraživači koriste traku za testiranje ljepljivih svojstava eksperimentalnih uzoraka. Slojevi ugljika koji čine grafit labavo su 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 razvlačenjem trake uspio je postići 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 tvar nazvali grafenom, 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 jednomravnina koja se mreška dok se materija stabilizira.
Grafen: izvanredna svojstva
Andrei Game je zatražio pomoć diplomiranog studenta Konstantina Novoselova i počeli su proučavati novu tvar četrnaest sati dnevno. Tijekom sljedeće dvije godine proveli su niz eksperimenata, tijekom kojih su otkrili nevjerojatna svojstva materijala. Zbog svoje jedinstvene strukture, elektroni, bez utjecaja drugih slojeva, mogu se kretati kroz rešetku nesmetano i neobično brzo. Vodljivost grafena je tisućama puta veća od vodljivosti bakra. Prvo Gameovo otkriće bilo je promatranje izraženog "efekta polja" koji se javlja u prisutnosti električnog polja, što omogućuje kontrolu vodljivosti. Ovaj učinak je jedna od ključnih karakteristika silicija koji se koristi u računalnim čipovima. To sugerira da bi grafen mogao biti zamjena koju su proizvođači računala tražili godinama.
Put do priznanja
Game i Konstantin Novoselov napisali su rad na tri stranice u kojem su opisali svoja otkrića. Nature ga je dvaput odbacila, pri čemu je jedan recenzent rekao da je izolacija stabilnog dvodimenzionalnog materijala nemoguće, a drugi nije u njemu vidio "dovoljan znanstveni napredak". No, u listopadu 2004., članak pod naslovom "Efekt električnog polja u atomski debelim ugljičnim filmovima" objavljen je u časopisu Science, ostavivši veliki dojam na znanstvenike - pred njihovim očima fantazija je postala stvarnost.
Avalanch of Discoveries
Laboratoriji diljem svijeta započeli su istraživanje koristeći Geimovu tehniku ljepljive trake, a znanstvenici su identificirali 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 duljine. Zahvaljujući istraživanju Philipa Kima, a potom i znanstvenika sa Sveučilišta Columbia, ustanovljeno je da je ovaj materijal čak i više električno vodljiv nego što je prije 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., šest godina nakon otkrića Andreja Geima i Konstantina Novoselova, ipak im je dodijeljena Nobelova nagrada. U to vrijeme mediji su grafen nazivali "čudesnim materijalom", tvari koja "mogla promijeniti svijet". Obratili su mu se akademski istraživači iz područja fizike, elektrotehnike, medicine, kemije itd. Izdani su patenti za korištenje grafena u baterijama, fleksibilnim ekranima, sustavima za desalinizaciju vode, naprednim solarnim ćelijama, ultra brzim mikroračunalima.
Znanstvenici u Kini stvorili su najlakši materijal na svijetu - grafen aerogel. 7 puta je lakši od zraka - jedan kubični metar tvari teži samo 160 g. Grafenski aerogel nastaje sušenjem zamrzavanjem gela koji sadrži grafen i nanocijevi.
Sveučilištu u Manchesteru,gdje rade Game i Novoselov, britanska vlada uložila je 60 milijuna dolara u stvaranje Nacionalnog instituta za grafen na njegovoj osnovi, što bi zemlji omogućilo da bude u rangu s najboljim svjetskim nositeljima patenata - Korejom, Kinom i Sjedinjenim Državama, koje su započele utrka u stvaranju prvih revolucionarnih proizvoda na svijetu temeljenih na novom materijalu.
Počasne titule i nagrade
Eksperiment s magnetskom levitacijom žive žabe nije donio baš rezultat kakav su očekivali Michael Berry i Andrey Game. Ig Nobelova nagrada dodijeljena im je 2000.
U 2006. Igra je dobila nagradu Scientific American 50.
Godine 2007. Institut za fiziku mu je dodijelio Mottovu nagradu i medalju. U isto vrijeme, Game je izabran za člana Kraljevskog društva.
Game i Novoselov podijelili su nagradu Europhysics 2008. "za otkriće i izolaciju jednoatomnog sloja ugljika i određivanje njegovih izvanrednih elektroničkih svojstava." Godine 2009. dobio je nagradu Kerber.
Nagrada Andre Geim John Carthy za 2010. od Nacionalne akademije znanosti SAD-a dodijeljena je "za njegovu eksperimentalnu realizaciju i proučavanje grafena, dvodimenzionalnog oblika ugljika."
Također je 2010. godine dobio jedno od šest počasnih profesorskih zvanja Kraljevskog društva i Hughesovu medalju "za revolucionarno otkriće grafena i njegovih izvanrednih svojstava". Geimu su dodijeljeni počasni doktorati na Sveučilištu Delft of Technology, ETH Zurich, SveučilištaAntwerpen i Manchester.
Godine 2010. odlikovan je Redom nizozemskog lava za svoj doprinos nizozemskoj znanosti. Godine 2012., za zasluge u znanosti, Game je promoviran u vitezove prvostupnike. Izabran je za stranog dopisnog člana Akademije znanosti Sjedinjenih Država u svibnju 2012.
Nobelov laureat
Game i Novoselov dobili su Nobelovu nagradu za fiziku 2010. za svoj pionirski rad na grafenu. 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 osvojila i Nobelovu i Ig Nobelovu nagradu u isto vrijeme. Predavanje je održano 8. prosinca 2010. na Sveučilištu Stockholm.
