كونستانتين سيرجيفيتش نوفوسيلوف: السيرة الذاتية والأنشطة العلمية والاجتماعية والجوائز والجوائز. جائزة نوبل في الفيزياء (2010). نوفوسيلوف وجيم الحائزان على جائزة نوبل: لا ينبغي لروسيا نشل جائزة نوبل لاكتشاف الجرافين

ولد نوفوسيلوف كونستانتين سيرجيفيتش في 23 أغسطس 1974 في نيجني تاجيل (منطقة سفيردلوفسك). عمل الأب ، سيرجي فيكتوروفيتش ، مهندسًا في Uralvagonzavod ، عملت الأم تاتيانا جليبوفنا كمدرس للغة الإنجليزية. يعيش الآباء حاليًا في موسكو.

درس في مدرسة نيجني تاجيل رقم 39 ، وكان مديرها جده فيكتور كونستانتينوفيتش ، وكانت والدته تدرس في نفس المدرسة. في الصف السادس حصل على المركز الأول في أولمبياد سفيردلوفسك الإقليمي للفيزياء عامي 1990 و 1991. شارك في أولمبياد All-Union في الفيزياء والرياضيات (من بين العشرة الأوائل الأقوى). في الوقت نفسه ، درس في المدرسة الثانوية في مدرسة المراسلة للفيزياء والتكنولوجيا التابعة لمعهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا (MIPT).

في عام 1997 تخرج بمرتبة الشرف من كلية الإلكترونيات الفيزيائية والكمية في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا وتخصص في إلكترونيات النانو.

دكتور في الفلسفة (دكتوراه). في عام 2004 ، دافع عن أطروحته في جامعة Nijmegen (هولندا) حول موضوع "إنشاء وتطبيق الميكروبات الميكروسكوبية على أساس تأثير القاعة الكمومية".

من 1997 إلى 1999 - طالب دراسات عليا في معهد مشاكل تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والمواد عالية النقاء التابع لأكاديمية العلوم الروسية (IPTM RAS) في تشيرنوغولوفكا ، منطقة موسكو.

في عام 1999 ، انتقل إلى هولندا وبدأ العمل في مختبر المجال المغناطيسي العالي التابع لجامعة نيميغن ، حيث أصبح أندريه جيم (خريج معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا ، في أواخر الثمانينيات - موظف IPTM RAS) له. مشرف.

في عام 2001 ، انتقل مع Game ، للعمل في المملكة المتحدة. تم قبوله في جامعة مانشستر كزميل باحث.

شارك في البحث في مجال الفيزياء الميزوسكوبي وتكنولوجيا النانو. في عام 2000 ، كان أحد مؤلفي دراسة خصائص الموصلات الفائقة بأحجام أقل من ميكرومتر واحد. في عام 2003 ، بالتعاون مع Game ، صنع شريطًا لاصقًا باستخدام آلية لصق قدم الوزغة.

الإنجاز العلمي الرئيسي لكونستانتين نوفوسيلوف هو دراسة الجرافين - تعديل جديد (ممتاز في الخصائص والبنية) للكربون ، مادة واعدة للإلكترونيات النانوية. في عام 2004 ، تمكنت شركة Novoselov و Game ، لأول مرة في التاريخ ، من الحصول في ظروف المختبر على فيلم من الجرافين بسمك ذرة واحدة من الجرافيت.

وهو أستاذ في كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة مانشستر. اعتبارًا من عام 2014 ، يُدرس مقرر "الحدود المتقدمة في فيزياء الحالة الصلبة".

في 5 أكتوبر 2010 ، مُنح Novoselov جائزة نوبل في الفيزياء (جنبًا إلى جنب مع Geim) عن "التجارب الأساسية مع مادة الجرافين ثنائية الأبعاد". أصبحت أصغر حائزة على جائزة نوبل في الفيزياء على مدار الـ 37 عامًا الماضية (منذ عام 1973) والحائزة الوحيدة في عام 2010 في جميع المجالات التي وُلدت بعد عام 1970.

وسام الأسد الهولندي القائد (2010 ؛ لمساهماته البارزة في العلوم الهولندية). لخدمات العلوم ، حصل على لقب Knight Bachelor (تم تعيينه في 31 ديسمبر 2011 بمرسوم من الملكة إليزابيث الثانية). فارس وسام الإمبراطورية البريطانية: أقيم حفل رسمي في قصر باكنغهام في مايو 2012 من قبل ابنة ملكة بريطانيا العظمى ، الأميرة آن.

الفائز بالجائزة الأوروبية نيكولاس كورتي (جائزة نيكولاس كورتي الأوروبية ؛ 2007 ؛ للعمل في مجال البحث في درجات الحرارة المنخفضة والمجالات المغناطيسية). في عام 2008 ، حصل على جائزة Europhysics لاكتشاف الجرافين.

زميل الجمعية الملكية في لندن منذ عام 2011 ، حصل على وسام ليفرهولم في عام 2013 لعمله على الجرافين.

منذ 2013 - عضو أجنبي في أكاديمية العلوم البلغارية.

يعيش في مانشستر ، وهو مواطن روسي وموظف بريطاني.

الزوجة - إيرينا ، عالمة ميكروبيولوجي. ابنتان توأمان - فيكتوريا وصوفيا (مواليد 2009).

يحب العزف على البيانو.

الجرافين مادة كانت محط اهتمام علماء الفيزياء التجريبية حول العالم خلال السنوات الست الماضية. قبل ذلك ، ومع ذلك ، لمدة 40 عامًا ، كان يُعتقد أن لوح ثنائي الأبعاد من الكربون ليس أكثر من تجريد نموذجي ، والذي يجعل في بعض الحالات من الممكن إجراء حسابات مرهقة في ميكانيكا الكم بشكل أكثر قابلية للرفع والظهور. لذلك ، حصل كونستانتين نوفوسيلوف وأندري غيم ، اللذان يعملان حاليًا في جامعة مانشستر ، على جائزة نوبل لنقل الجرافين من المستوى النظري إلى المستوى العملي. ومع ذلك ، أول الأشياء أولا.

طريق طويل إلى الجرافين

من المعروف من الكيمياء المدرسية أن خصائص المادة لا تعتمد فقط على الذرات التي تتكون منها ، ولكن أيضًا على موقعها النسبي. عادة ما يتم الاستشهاد بالكربون كمثال ، والذي في حالة ترتيب ذرات يعطي الجرافيت القذر الهش ، وفي الآخر - الماس اللامع الصلب. تسمى هذه المواد البسيطة التي لها خصائص مختلفة بنفس التركيبة التعديلات المتآصلة. بهذا المعنى ، يعد الجرافيت والماس تعديلات متآصلة للكربون.

في الستينيات من القرن الماضي ، بدأ الفيزيائيون بدراسة مكثفة ليس فقط التعديلات ثلاثية الأبعاد ، ولكن أيضًا التعديلات ثنائية الأبعاد. على وجه الخصوص ، على سبيل المثال ، يمكن أن توجد ذرات الكربون في نفس المستوى بأبسط الطرق وأكثرها طبيعية - في شكل شبكة سداسية (أي شبكة تكون فيها جميع الخلايا سداسية). حتى في ذلك الوقت ، بالمناسبة ، لم تكن هذه الفكرة جديدة - على سبيل المثال ، تنبأ أوسكار كلاين بخصائص كمومية غير عادية لمثل هذه المواد في عام 1929.

في الوقت نفسه ، بذلت محاولات للحصول على "قطع" منفصلة من الكربون المسطح ، لكنها لم تؤد إلى النجاح. نتيجة لذلك ، قرر العديد من العلماء أنه من المستحيل أساسًا الحصول على هذه المادة عمليًا لأسباب تتعلق بالاستقرار (يحدث هذا طوال الوقت في الفيزياء - على سبيل المثال ، لا توجد الكواركات التي تتكون منها الهادرونات بشكل منفصل).

نتيجة لذلك ، لم يعد الجرافين أكثر من مجرد تجريد ، مناسب ، على سبيل المثال ، للحسابات ، لأنه في حالة البعدين ، يتم تبسيط العديد من المعادلات المتعلقة ، على سبيل المثال ، بميكانيكا الكم.

كان أول نذير للاكتشاف الثوري لأندري جيم وكونستانتين نوفوسيلوف هو اكتشاف الفوليرينات في منتصف الثمانينيات. الفوليرينات متعددة السطوح محدبة مع ذرات كربون في قمتها. يُطلق على أشهر هذه المواد C 60 - في هذا التعديل ، توجد الذرات عند رؤوس شكل يشبه كرة القدم (في الرياضيات ، يُطلق على هذا متعدد السطوح اسم مجسم مجسم مجسم). من أجل هذا الاكتشاف ، بالمناسبة ، حصل الأمريكان روبرت كيرل وريتشارد سميلي ، جنبًا إلى جنب مع البريطاني هارولد كروتو ، على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1996.

بعد ذلك ، في التسعينيات ، أتاح تطور التكنولوجيا دراسة ما يسمى بالأنابيب النانوية الكربونية (تدعي عدة مجموعات من الباحثين ، بما في ذلك علماء الفيزياء السوفييت ، لقب مكتشفي هذه الأجسام في وقت واحد). من الأنابيب ، على ما يبدو ، إلى الجرافين مرمى حجر: لقد قطعتها بالطول ، وكشفت عنها - هذه ورقة ثنائية الأبعاد من الكربون جاهزة. اتضح أن هذا ما أثبته علماء من جامعة ستانفورد وجامعة رايس في عام 2009. ومع ذلك ، ولأول مرة تم الحصول على المادة "المستحيلة" بطريقة مختلفة.

حرب الهيمنة

ولد أندريه كونستانتينوفيتش جيم عام 1958 في سوتشي. في عام 1982 تخرج من كلية الفيزياء العامة والتطبيقية في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا ، وفي عام 1987 دافع عن أطروحة الدكتوراه في معهد فيزياء الجوامد التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. حتى عام 1990 ، عمل في معهد مشاكل تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والمواد عالية النقاء ، وبعد ذلك سافر إلى الخارج. في وقت الاكتشاف (2004) ، عمل مع كونستانتين نوفوسيلوف في جامعة مانشستر. يعمل الآن هناك ، وهو رسميًا مواطن هولندي. يشار إلى أن Game هو الفائز بجائزة Ig Nobel لعام 2000 عن دراسته لتحليق الضفادع.

كما هو الحال في كثير من الأحيان في العلوم ، لم ينجح جايم ونوفوسيلوف في مفاجأة معظم الفيزيائيين فقط من خلال الحصول على مادة كانت تعتبر غير مستقرة في الممارسة العملية فحسب ، بل تمكنوا أيضًا من التفوق على العديد من مجموعات الباحثين الأخرى الذين استنشقوها أسفل رؤوسهم حرفيًا.

لذلك ، على سبيل المثال ، لم يتم اختراع تقنية التقشير (هذا هو اسم التقنية التي عمل بها المهاجرون من الاتحاد السوفيتي السابق) بواسطة Game و Novoselov - تمت تجربة هذه الطريقة دون جدوى من قبل الباحثين بقيادة رودني روف من جامعة تكساس مرة أخرى في عام 1999.

علاوة على ذلك ، بعد شهرين فقط من ظهور مقال جايم ونوفوسيلوف ، قدم علماء من جامعة جورجيا للتكنولوجيا مقالًا للنشر اقترح فيه الحصول على صفائح رقيقة من الكربون عن طريق حرق كربيد السيليكون عند درجة حرارة 1300 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك ، في الوقت نفسه ، حاول علماء الفيزياء من جامعة كولومبيا "رسم" أفلام مماثلة - قاموا بربط بلورة كربونية بإبرة مجهر القوة ودفعوها فوق السطح. وبهذه الطريقة ، تمكنوا من الحصول على أغشية بسمك 10 طبقات كربون.

ولد كونستانتين سيرجيفيتش نوفوسيلوف عام 1974 في نيجني تاجيل. في عام 1997 تخرج من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا وعمل حتى عام 1999 في معهد مشاكل تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والمواد عالية النقاء ، وبعد ذلك سافر إلى الخارج. يعمل حاليا في جامعة مانشستر. لديه جنسيتان - روسية وبريطانية.

كيف تفوقت Game و Novoselov على منافسيهما؟ اتضح أن أي شخص كتب بقلم رصاص ، رغماً عنه ، كان منخرطًا في إنتاج أوراق الجرافين - أثناء الكتابة ، يتقشر الكربون من طرف الجرافيت في رقائق مسطحة ، قد يكون بعضها بسماكة ذرة واحدة فقط. كانت هذه الفكرة التي استخدمها جيم ونوفوسيلوف - لقد أزالوا الرقائق من الجرافيت بشريط لاصق ، وبعد ذلك قاموا بنقلها إلى طبقة سفلية خاصة. في 2004 في علومظهر مقال لعلماء الفيزياء وصفوا فيه ليس فقط تقنية الحصول على الجرافين ، ولكن أيضًا بعض خصائصه.

تعلم الفيزيائيون كيفية إنشاء شرائط الجرافين المناسبة للإلكترونيات النانوية. شرح العلماء إخفاقات الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية. تمكن الفيزيائيون من ملء الأماكن الخالية في الجرافين بالإلكترونات. تمكن الكيميائيون من زيادة حجم لوح الجرافين عشرات المرات. كشف الفيزيائيون عن آلية تمزق الجرافين. كل ما سبق هو مجرد عناوين رئيسية للملاحظات على الجرافين ظهرت على Lente.ru منذ بداية عام 2010.

على مدى السنوات الست الماضية منذ اكتشاف Geim و Novoselov ، تعلم العلماء ليس فقط إنتاج أكثر أو أقل من قطع الجرافين الكبيرة ، ولكن أيضًا اكتشفوا الإمكانات المذهلة لهذه المادة. لذلك ، يتمتع الجرافين بقوة عالية (أقوى 100 مرة من لوح فولاذي من نفس السماكة) ، وموصلية حرارية (الجرافين يوصل الحرارة أفضل 10 مرات من النحاس) ، وأقصى تنقل للإلكترون بين جميع المواد المعروفة ، وهو مناسب أيضًا للإنشاء إلكترونيات فريدة وأكثر من ذلك بكثير.

صحيح أن جميع إمكانيات الجرافين تقريبًا لا تزال بعيدة عن أن تكون عملية - وهي حقيقة ، من الواضح أن لجنة نوبل تدركها جيدًا (ولهذا السبب تبدو الصياغة التي تم منحها لجيم ونوفوسيلوف على أنها "للتجارب الرائدة المتعلقة بما يلي- مادة الجرافين الأبعاد "). على الرغم من ذلك ، فإن الجرافين هو المستقبل. مستقبل سيصبح حقيقة بفضل عمل العالمين الروس في السابق أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف.

إذا كان لديك الماس ، فاعلم أنه قبل بضع سنوات ، فقدت هذه الأحجار البراقة راحة يد ابن عمها الرمادي الجرافيت ، كما كتب الصحفيون ، حيث أفادوا أن جائزة نوبل قد مُنحت بالأمس لفيزيائيين روسيين المولد يعملون في المملكة المتحدة ، أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف. إن مادة الجرافين المعجزة التي حصلوا عليها تفتح آفاقًا رائعة حقًا في مجال الإلكترونيات وغيرها من المجالات.

حصل مهاجران من روسيا - أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف ، ويعملان الآن في جامعة مانشستر في المملكة المتحدة - على جائزة نوبل في الفيزياء لتطوير مادة الجرافين ، وهي مادة جديدة ذات خصائص فريدة ، وفقًا لصحيفة وول ستريت جورنال.

يقول مؤلف المنشور: "بدأ الطريق إلى جائزة نوبل للعلماء بقطعة عادية من شريط سكوتش وقلم رصاص من الجرافيت". قبل بضع سنوات ، احتاج جيم ونوفوسيلوف إلى صفيحة رقيقة من الجرافيت لدراسة خصائصه الموصلة للكهرباء. لقد حاولوا "نزع" الطبقات الرقيقة من قلم الرصاص عن طريق لصق وإزالة الشريط اللاصق. نتيجة لذلك ، كان من الممكن الحصول على مادة بسمك ذرة واحدة فقط. وأشار جيم إلى أن المواد التي تبلغ سماكتها ذرة واحدة خاصة: تختلف خصائصها تمامًا عن الخصائص ثلاثية الأبعاد القياسية.

وفقًا للعالم ، يعد الجرافين مثاليًا لإنتاج الترانزستورات عالية السرعة وقد يحل محل السيليكون في المستقبل البعيد. في فبراير ، ظهر منشور على ترانزستور من الجرافين يعمل في نطاق تردد الراديو ، وفي يونيو ، قدم علماء يابانيون وكوريون أول شاشة تعمل باللمس من الجرافين ، وفقًا للنشر.

إن البلورات التي يكون سمكها ذرة واحدة أو جزيء واحد هي مواد معجزة ، كما يشرح أندريه جيم نفسه في The New Scientist. يوضح العالم أن الجرافين "أقوى وأقوى من الألماس ، لكنه يمتد بمقدار ربع طوله ، مثل المطاط". لا يمرر الجرافين الغازات والسوائل ، ويوصل الحرارة والكهرباء بشكل أفضل من النحاس. تعمل ترانزستورات الجرافين أسرع من ترانزستورات السيليكون ، ويمكن إجراء تجارب غير مسبوقة في مجال ميكانيكا الكم باستخدام الجرافين ، كما يعتقد الحائز على جائزة نوبل حديثًا.

نادرًا ما يتم استلام جائزة نوبل في الفيزياء في سن السادسة والثلاثين ، ونادرًا ما تصل إلى سن 51 عامًا ، ولكن هذا هو بالضبط عمر كونستانتين نوفوسيلوف وأندريه جيم ، وهما عالمان من أصل روسي تم منحهما هذا العام جائزة تُمنح عادةً للمحاربين القدامى في المجال العلمي ، يكتب الإسبانية El Mundo.

"على الرغم من شبابهما ، حصل عالمان روسيان بالفعل على جوائز مرموقة مثل EuroPhysics (2008) وجائزة Körber في السنوات الأخيرة. بضع سنوات قادرة على إحداث ثورة في الأجهزة الإلكترونية ،" يلاحظ المراسل.

يتابع المنشور: "بالإضافة إلى شغفه بالفيزياء ، أظهر أندريه جيم روح الدعابة طوال حياته المهنية". في عام 2001 ، نشر ورقة بحثية عن دوران الأرض ، شارك في تأليفها زميل غير متوقع - الهامستر تيشا ، وفي عام 2000 حصل على جائزة Ig Nobel لاستخدامه المجال المغناطيسي لتحريك الضفادع. وفقًا لـ Game ، فإن روح الدعابة والفضول هما صفتان ضروريتان لعالم جيد.

كتبت لا ستامبا أن أبحاث جايم ونوفوسيلوف يمكن اعتبارها اختراقًا في مجال تكنولوجيا النانو - علم جديد واعد بشكل لا يصدق. من المعروف أن الماس ، مثل الجرافيت ، عبارة عن بلورات كربونية. الفرق هو أنه في الماس ، تشكل ذرات الكربون بلورة ثلاثية الأبعاد ، بينما يتكون الجرافيت من طبقات عديدة من بلورة ثنائية الأبعاد.

قال ماركو بوليني ، خبير تكنولوجيا النانو في لابوراتوريو نيست بالمركز الوطني للعلوم: "على المستوى الذري ، يمكن أن تتغير خصائص المواد بشكل جذري". وفي عالم صغير للغاية انتقم الجرافيت. الجرافين - مادة تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون مجمعة في شبكة سداسية الشكل - تتمتع بصلابة ميكانيكية عالية وموصلية حرارية جيدة. إن الحركة العالية لحاملات الشحن تجعلها واعدة للاستخدام في مختلف المجالات. بادئ ذي بدء ، يمكن للرقائق القائمة على الجرافين أن تمهد الطريق لتصغير المكونات الإلكترونية ، وفي السنوات القادمة ، يمكن أن يصبح الجرافين أساسًا لشاشات الكمبيوتر الرقيقة والخفيفة بشكل لا يصدق مثل ورقة. التالي: من المتوقع إنشاء أجهزة استشعار حساسة لظهور أقل كمية من الملوثات. بالإضافة إلى ذلك ، يكفي إضافة جزء في المليون من الجرافين للحصول على بلاستيك أكثر متانة ومقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. بعبارة أخرى ، من الإنصاف أن نقول: "الجرافين - إلى الأبد" ، كما يكتب صحفي إيطالي.

أنحف من الشعر وأخف من الحرير ، ولكنه متين للغاية: ابتكر أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف ، وهما مهاجران من روسيا ، مادة مذهلة حقًا تسمى الجرافين - وحصلا على جائزة نوبل في الفيزياء عن ذلك ، كتب شبيجل أونلاين. لفترة طويلة كان يعتقد أنه من المستحيل الحصول على مادة من طبقة واحدة من ذرات الكربون ، ولكن في عام 2004 في مختبر جامعة مانشستر تمكنوا من الحصول على الجرافين - وبطريقة بسيطة للغاية: استخدام شريط لاصق عادي وقطعة من الجرافيت عن طريق الإلتصاق المتكرر.

يتابع المنشور أن المادة المفتوحة لها خصائص مذهلة حقًا: المتر المربع من شبكة الجرافين تزن أقل من مليغرام ، في حين أن القطة يمكن وضعها بشكل مريح على أرجوحة شبكية منها.

يعترف كورنيليوس نيلش من جامعة هامبورغ: "الاهتمام بالجرافين بعيد تمامًا عن المخططات. لدينا أكثر من 100 مجموعة عمل في ألمانيا تبحث في هذه المادة."

وقال إن نوفوسيلوف نفسه "صُدم" بنبأ فوزه وزميله بجائزة نوبل. شارك في مقابلة مع المنشور ، اللعبة أيضًا لم تعتمد على مثل هذه الجائزة الفخرية.

الجرافين والواقع الروسي

newsru.com
الحائز على جائزةقال Andrei Geim الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 في مقابلة أنه لم يتمكن من القدوم إلى روسيا منذ عدة سنوات بسبب مشاكل بيروقراطية في الحصول على تأشيرة.

"حاولت الذهاب في وقت ما ، لكنهم لم يعطوني تأشيرة بالبريد. لقد أعطوني تأشيرة دخول إلى جميع البلدان الأخرى عن طريق البريد ، لكنهم لم يعطوها في روسيا. نظرًا لأنني كنت أحمل الجنسية الروسية ، فإنهم تريد رؤيتي في السفارة في لندن "، قال. مواطن من روسيا ، وأستاذ في الجامعة البريطانية في مانشستر في مقابلة "القناة الأولى". وفقًا لـ Game ، على الرغم من هذه المشاكل ، لا يزال يرغب في زيارة أصدقاء الكلية.

أندريه جيم مواطن هولندي حاليًا. في السابق ، كان Game وزميله Konstantin Novoselov ، الذي تقاسم جائزة نوبل مع الأستاذ ، موظفين في معاهد الفيزياء في Chernogolovka بالقرب من موسكو. كما أصبح معروفًا ، فإن نوفوسيلوف ، الذي يحمل جنسية مزدوجة - روسيا وبريطانيا العظمى - سوف يطير إلى موسكو في نهاية أكتوبر لحضور مؤتمر حول تكنولوجيا النانو.

وفقًا لنوفوسيلوف ، ما زال لا يعتقد أن جميع الصحف الإنجليزية تكتب عنه. وفقًا للقناة الأولى ، خيب البروفيسور نوفوسيلوف آمال طلابه بشدة. كانوا يعتقدون أن الرئيس سيحتفل بجائزته يومين على الأقل ، وأول شيء فعله بعد إعلان الجائزة دفعهم إلى المختبر للعمل.

وقام الفائزون بصب النبيذ للتهنئة وطلبوا منهم إلقاء النكات

لم تقيم جامعة مانشستر احتفالات فخمة فيما يتعلق بالجائزة. هنأ رئيس الجمعية العلمية الملكية البريطانية Game و Novoselov عبر الهاتف. أولئك الذين جاءوا لمصافحة الحائزين على الجائزة تم سكب النبيذ الأحمر وطلب منهم سرد حكاية جديدة.

صحيفة وول ستريت جورنال
الكربون الرقيق للغاية يفوز بجائزة نوبل

ولد عام 1958 في سوتشي ، ودافع عن أطروحته في معهد فيزياء الحالة الصلبة التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. عمل باحثًا في تشيرنوغولوفكا ، ثم هاجر إلى الخارج حيث عمل في جامعات نوتنغهام وكوبنهاغن ونيجميجن. يعمل منذ عام 2001 في مدينة مانشستر بإنجلترا. حاليًا ، يترأس Game ، الذي يُعرف الآن باسم André ، مركز مانشستر لـ "Meso-Science and Nanotechnology" بالإضافة إلى قسم فيزياء المادة المكثفة.

أندريه جيم مواطن هولندي ، بينما يحمل زميله والفائز الثاني بجائزة نوبل 2010 الجنسية الروسية والبريطانية.

ولد نوفوسيلوف عام 1974 في نيجني تاجيل. بعد تخرجه من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا ، عمل لعدة سنوات في تشيرنوغولوفكا ، وبعد ذلك غادر إلى جامعة نيميغن ، حيث دافع عن أطروحته.

مُنحت جائزة نوبل لجيم ونوفوسيلوف "لتجاربهما الرائدة في مادة الجرافين ثنائية الأبعاد". لشخصين ، سيحصل العلماء على 1.5 مليون دولار (10 ملايين كرونة سويدية).

وفي حديثه عبر الهاتف في مؤتمر صحفي ، قال جيم إنه لا يتوقع استلام الجائزة. "خطتي لهذا اليوم هي الذهاب إلى المكتب وإنهاء الأعمال الورقية التي لم أنجزها بعد ،" نُقل عن Game قولها.

الجرافين هو أحد الأشكال (ما يسمى بالتعديلات المتآصلة) التي يمكن أن يوجد فيها الكربون ، وربما يكون أكثرها غرابة. وأكثرها شهرة هي الجرافيت (الذي يصنع منه الرصاص بالقلم الرصاص) ، والماس ، والكاربين (تعديل بهيكل سلسلة من الجزيئات) والفوليرين (الذي حصل على لقب "كرة القدم" في المجتمع العلمي بسبب بنيته). الجرافين عبارة عن طبقات رفيعة جدًا (بسمك ذرة واحدة) من ذرات الكربون مرتبطة في بنية سداسية (تتكون من سداسيات ذات جوانب مشتركة). كمادة - جديدة وحديثة - فهي الأرفع والأكثر متانة في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، لها خصائص موصلة مميزة للمعادن مثل النحاس. من حيث الموصلية الحرارية ، فهو يتفوق على جميع المواد المعروفة حاليًا. تكون طبقات الجرافين ثنائية الأبعاد شفافة تقريبًا ، ولكنها كثيفة لدرجة أنه حتى أصغر الجزيئات (على سبيل المثال ، الجزيئات أحادية الذرة للهيليوم الغاز النبيل) لا يمكنها المرور عبر الطبقة.

الجرافين هو مظهر آخر من مظاهر الخصائص الكيميائية الفريدة للكربون ، والتي بفضلها ، على وجه الخصوص ، توجد كل أشكال الحياة على كوكبنا.

بدأت الدراسة النظرية للجرافين قبل وقت طويل من الحصول على العينات الفعلية للمادة ، لأن الجرافين هو الأساس لبناء بلورة ثلاثية الأبعاد من الجرافيت العادي. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن الحصول على الجرافين تجريبيا. تجدد الاهتمام به بعد اكتشاف الأنابيب النانوية الكربونية ، والتي هي في الواقع طبقة أحادية يتم لفها في أسطوانة.

بدأت محاولات الحصول على الجرافين المرتبط بمادة أخرى (تبين سابقًا نظريًا أنه لا يمكن الحصول على فيلم ثنائي الأبعاد مثالي مجاني بسبب عدم الاستقرار فيما يتعلق بالطي أو الالتواء) بتجارب باستخدام قلم رصاص بسيط واستمرت باستخدام مجهر القوة الذرية للإزالة الميكانيكية طبقات الجرافيت ، لكنها لم تنجح.

ومع ذلك ، في عام 2004 ، نشر Novoselov و Game في المجلة علومالعمل ، حيث تم الإبلاغ عن إنتاج الجرافين على ركيزة من السيليكون المؤكسد. وبالتالي ، تم تحقيق استقرار الفيلم ثنائي الأبعاد بسبب وجود رابطة بطبقة عازلة SiO 2 رفيعة.

طريقة "التقشير" بسيطة ومرنة للغاية ، لأنها تسمح بالعمل مع جميع البلورات ذات الطبقات ، أي تلك المواد التي تظهر بشكل ضعيف (مقارنة بالقوى الموجودة في المستوى) بطبقات مقترنة من بلورات ثنائية الأبعاد. بعد ذلك ، تمكن العلماء من الحصول على بلورات ثنائية الأبعاد من BN و MoS 2 و NbSe 2 و Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O x بنفس الطريقة.

في الواقع ، أدى اكتشاف الجرافين إلى إنشاء فئة كاملة من المواد ثنائية الأبعاد الجديدة بشكل أساسي بخصائص فريدة.

تعمل فيزياء الكم على تطوير نظرية مثل هذه الأشياء ، وتعد تطبيقاتها العملية بأنها مثيرة للإعجاب حقًا. يمكن للمواد القائمة على الجرافين أن تقلب عالم الإلكترونيات: على وجه الخصوص ، يقترح العلماء أن ترانزستورات الجرافين ستعمل بأعداد أكبر من تكنولوجيا السيليكون الحديثة. يمكن استخدام الجرافين في صناعة شاشات اللمس الشفافة أو الألواح الضوئية أو حتى الألواح الشمسية. عند مزجه بالبلاستيك ، يجعل الجرافين من الممكن إنشاء مواد موصلة مركبة تكون أكثر مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. تجعل قوة الجرافين من الممكن تصميم مواد جديدة مستقرة ميكانيكيًا تكون رفيعة جدًا ومرنة وخفيفة. في المستقبل ، يمكن استخدام المواد المركبة القائمة على الجرافين في صناعة الأقمار الصناعية والطائرات والسيارات.

ومن المثير للاهتمام ، أنه في عام 2000 ، فاز أندريه جيم بجائزة إيج نوبل بعبارة "لاستخدام المغناطيس لتعليق (رفع) الضفدع". هناك شائعات في المجتمع العلمي أنه بعد هذه التجارب ، نجا الضفدع وحتى أنجبت.

فشل خبراء من Thompson Reuters مرة أخرى في تخمين الفائز بجائزة نوبل.

في اليوم السابق ، افترضوا أن الجائزة ستُمنح لعلماء الفلك الذين اكتشفوا ظاهرة التوسع المتسارع للكون ، والتي تتعارض مع القانون الأساسي لتلسكوب هابل ، وكذلك دور الطاقة المظلمة فيها. لذلك ، يمكن توقع مكالمة من لجنة نوبل من جامعة كاليفورنيا في بيركلي وآدم رييس من جامعة بالتيمور ومن الجامعة الوطنية الأسترالية. كان المتنافس الرئيسي الثاني على الجائزة هو المجموعة العلمية للمركبة الفضائية WMAP (مسبار Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ، المصممة لدراسة إشعاع الخلفية الكونية الميكروي المتشكل نتيجة الانفجار العظيم في وقت ولادة الكون. تم تسمية تشارلز بينيت (ناسا وجامعة جونز هوبكنز ، ماريلاند) ، وكذلك ليمان بيج وديفيد سبيرجيل من (نيو جيرسي) على أنهما من الفائزين المحتملين. حصل الأخير هذا العام على جائزة شو في علم الفلك للشباب ، ولكن حصل على جائزة شو المرموقة. حصل بيوتر كابيتسا على جائزة "للاختراعات والاكتشافات الأساسية في مجال فيزياء درجات الحرارة المنخفضة". في عام 2000 ، حصل على جائزة "لتطوير الهياكل غير المتجانسة لأشباه الموصلات المستخدمة في الإلكترونيات الضوئية وعالية السرعة." وأخيرًا ، كانت آخر لحظة ذهبت فيها جائزة نوبل الروسية إلى عام 2003 و "للمساهمات الرائدة في نظرية الموصلية الفائقة والميوعة الفائقة".

تم الإعلان عن أسماء الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 في ستوكهولم. كانا البروفيسور أندريه جيم والبروفيسور كونستانتين نوفوسيلوف. كلا الحائزين على الجائزة ، اللذان يعملان في جامعة مانشستر البريطانية ، من روسيا. أندريه جيم ، 52 عامًا ، مواطن هولندي ، بينما يحمل قسطنطين نوفوسيلوف ، 36 عامًا ، الجنسيتين الروسية والبريطانية.

مُنحت أرقى جائزة علمية في العالم ، والتي تبلغ حوالي 1.5 مليون دولار هذا العام ، للعلماء لاكتشاف الجرافين ، وهو مادة فائقة الرقة ومتينة للغاية ، وهي عبارة عن فيلم كربوني بسمك ذرة واحدة.

حول الصعوبات التي نشأت أثناء اكتشاف الجرافين وما هو التطبيق العملي لهذه المادة ، يتحدث ألكسندر سيرجيف ، المحرر العلمي لمجلة Vokrug Sveta على الهواء على إذاعة Radio Liberty:

حقيقة أن العلماء قد حصلوا على الجرافين هي حقيقة رائعة. من الناحية النظرية ، تم توقع الجرافين قبل نصف قرن من تركيبه. في المدرسة ، مر الجميع بهيكل الجرافيت - هذا قلم رصاص عادي. تشكل ذرة الكربون طبقات رقيقة يتم وضعها بشكل متكرر فوق بعضها البعض. تتكون كل طبقة من خلايا سداسية الشكل ، مثل قرص العسل ، تلتصق ببعضها البعض.

كانت المشكلة هي فصل طبقة واحدة عن تلك الموجودة في الأعلى والأسفل. بالنسبة لطبقة واحدة من هذه البلورة ثنائية الأبعاد ، والتي يطلق عليها لأنها لا تحتوي على بعد ثالث ، تم التنبؤ بمجموعة من الخصائص الفيزيائية المثيرة للاهتمام. كان هناك العديد من التجارب. لكن لم يكن من الممكن تحقيق فصل طبقة واحدة عن الطبقات الأخرى بنتيجة ثابتة.

ابتكر أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف طريقة تمكنوا من خلالها من عزل هذه الطبقة والتأكد لاحقًا من أنها واحدة بالفعل. تمكن العلماء بعد ذلك من قياس خصائصه الفيزيائية والتحقق من أن التوقعات النظرية كانت صحيحة إلى حد ما. هذه التجربة بسيطة للغاية: أخذ العلماء قلم رصاص عادي ، قطعة من الجرافيت. بشريط لاصق ، تمت إزالة طبقة من الجرافيت منه ، ثم بدأوا في تقشيره. عندما بقيت طبقة أو طبقتان ، تم نقل الجرافيت إلى ركيزة من السيليكون.

لماذا فشلت جميع التجارب السابقة؟ لأن (وهذا كان متوقعًا من الناحية النظرية) فيلم الجرافين ، بلورة كربون ثنائية الأبعاد ، غير مستقر للالتواء. بمجرد أن تكون في حالة حرة ، ستبدأ على الفور في الانهيار. كان هناك رأي مفاده أنه كان من المستحيل عزل الجرافين. تم عمل العلماء في عام 2004 ، وفي عام 2009 تم الحصول بالفعل على قطعة من الجرافين. أي ، ورقة من الجرافين يبلغ حجمها حوالي سنتيمتر واحد. والآن نتحدث عن عشرات السنتيمترات.

لماذا نحتاج هذا الجرافين على الإطلاق؟

تتحرك جميع الأجهزة الإلكترونية الآن في اتجاه تقليل حجم العناصر - الترانزستورات ، والأقطاب الكهربائية ، وما إلى ذلك. فكلما كانت العناصر أصغر داخل المعالج ، يمكن وضع المزيد من العناصر فيه ، وكلما زادت قوة المعالج. لذلك ، سيتم إجراء عمليات منطقية أكثر تعقيدًا فيه. ما الذي يمكن أن يكون أرق من طبقة ذرية واحدة؟ الجرافين له خاصية النحافة.

بالإضافة إلى ذلك ، فهي توصل الكهرباء. وهي شبه شفافة. في الوقت نفسه ، إنها قوية بما يكفي: إنها واحدة من أقوى المواد لكل طبقة ذرية. عمليا لا تمر من خلال نفسها أي مواد أخرى. حتى الهليوم الغازي لا يمكنه التسرب من خلال الجرافين ، لذلك هذا طلاء موثوق للغاية. يمكن استخدامه ، على سبيل المثال ، في شاشات اللمس ، لأن القطب الكهربي الشفاف لن يحجب الصورة. يمكنك محاولة استخدامه في الإلكترونيات. الآن يحاولون تطوير الترانزستورات على أساس الجرافين. صحيح ، هناك صعوبات هنا. يحتوي الجرافين على خصائص شاذة تجعل استخدامه صعبًا نوعًا ما في الترانزستورات. ولكن بعد أن تعلمنا كيفية الحصول على الطبقات الذرية ، فمن المحتمل أن تكون هذه عقبات بالفعل يمكن التغلب عليها. هذه مادة جديدة في الأساس. لم يكن هناك أي شيء مثله. أنحف موصل أحادي الطبقة يمكن استخدامه في التكنولوجيا والإلكترونيات.

الحائزون على جائزة نوبل الجدد لديهم سيرة ذاتية معقدة إلى حد ما. أحدهما مواطن هولندي والآخر يحمل جوازي سفر: بريطاني وروسي. عملوا ، بقدر ما هو معروف ، في المركز العلمي في مانشستر ، إنجلترا. هل أصبح العلم دوليًا ، أم أنه المصير المحزن للعلماء الروس أن يقوموا باكتشافات عظيمة فقط إذا ذهبوا إلى الخارج؟

من أجل الانخراط في عمل علمي جاد ، لا يحتاج المرء إلى القاعدة المادية والتقنية فحسب ، بل يحتاج أيضًا إلى راحة البال فقط. لا ينبغي الخلط بين العلماء من قبل بعض الأسئلة. حصلت Andrei Game منذ 10 سنوات على جائزة Ig Nobel عن تجاربها على الرفع المغناطيسي للضفادع. جائزة Ig Nobel هي نكتة ضد جائزة العمل الذي لا معنى له. يحتاج العالم إلى قدر معين من الحرية في عمله. ثم تولد الأفكار. اليوم أحلق الضفادع ، وغدًا أحصل على الجرافين.

إذا كان لدى الشخص مثل هذه الظروف ، فإنه يعمل بكفاءة أكبر. بعد كل شيء ، درس كل من الحائزين على جائزة نوبل الحاليين في الفيزياء في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا (معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا - RS). وسرعان ما غادروا إلى هولندا ، إلى بريطانيا العظمى ، لأن جو العمل هناك أكثر ملاءمة للبحث عن الوسائل العلمية اللازمة لإجراء البحوث. لقد مزقوا أغشية الكربون بشريط لاصق ، لكن كان لا بد من قياسها بمجهر القوة الذرية. لذلك كان يجب أن يكون هذا المجهر. في روسيا ، بالطبع ، هم كذلك ، لكن الوصول إليهم أصعب بكثير.

إذا قلت أن روسيا لديها تعليم أساسي جيد يجعل من الممكن تنمية الفائزين بجائزة نوبل ، ولكن في الوقت نفسه لا توجد قاعدة علمية عالية التقنية لإجراء التجارب ، فهل هذا صحيح؟

كما هو الحال مع أي تعميم ، هناك بعض التمدد هنا. مع التعليم ، لم نعد جيدين وسلسين ، لأنه في العديد من الأماكن يتم تدمير المدارس العلمية. كان هناك استراحة كبيرة في عمل التسعينيات. توجد مدارس معزولة في روسيا حيث لا يزال كل شيء يسير على ما يرام ، ولكن هناك مشاكل في المعدات وإجراء أبحاث جادة باهظة الثمن. ينتهي الأمر بهذه المعدات في مكان ما: من وقت لآخر ، يتم إجراء عمليات شراء جادة للغاية ، على سبيل المثال ، إلى معهد كورتشاتوف. ولكن ما مدى فعالية تطبيقه هناك سؤال كبير. لذلك ، توجد في بعض الأماكن مدرسة علمية قوية ، بينما توجد أموال للتكنولوجيا في أماكن أخرى. من الصعب للغاية تبادلها فيما بينها لأسباب تتعلق بالهيبة والبيروقراطية. في روسيا ، من الممكن أيضًا إجراء بحث رفيع المستوى ، لكن إجراؤه أصعب بكثير - فهنا بيئة أكثر صعوبة للعمل هنا.

البحث العلمي متعدد الأوجه. لكن هل هناك مجالات منفصلة تحددها لجنة نوبل على أنها اختراق؟ ما هي الأسهل للحصول على جائزة نوبل؟ أم لا توجد مثل هذه التوجيهات؟

ألقيت نظرة على قائمة الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء على مدار العشرين عامًا الماضية. لا يوجد اتجاه واضح. هناك عدد غير قليل من الجوائز في مجال فيزياء الجسيمات الأولية ، والتفاعلات الفيزيائية الأساسية. هذا أمر مفهوم - فهم يقومون بعمل مثير للاهتمام هناك. ولكن هنا يجب أن نأخذ في الاعتبار نقطة مهمة. كثيرا ما يقال أنه من أجل الحصول على جائزة نوبل ، لا يكفي القيام بعمل مذهل. لا يزال يتعين علينا أن نعيش حتى الوقت الذي يتم فيه تقدير ذلك. لذلك ، فإن جائزة نوبل ، كقاعدة عامة ، تُمنح للأشخاص في سن محترمة للغاية. من وجهة النظر هذه ، فإن جائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام هي استثناء للقاعدة. يبلغ نوفوسيلوف الآن 36 عامًا. على مدار العشرين عامًا الماضية ، لم تكن هناك مثل هذه الحالة بين الجوائز في الفيزياء ، وفي رأيي ، لم تكن هناك جائزة على الإطلاق! على مدى السنوات الثماني الماضية ، لم يحصل أي من العلماء الذين تقل أعمارهم عن 50 عامًا على جائزة نوبل ، وقد حصل عليها الكثيرون في سن السبعين أو حتى الثمانين من العمر عن عمل تم إنجازه منذ عقود.

تم منح جائزة نوبل الحالية في انتهاك للقواعد. ربما شعرت لجنة نوبل أن الجائزة أصبحت متعلقة بالشيخوخة وأنه ينبغي تخفيض سن استلامها. آخر مرة في سن "صغيرة" مُنحت جائزة الفيزياء عام 2001. تراوحت أعمار الفائزين بين 40 و 50 سنة.

الآن ، على ما يبدو ، تم إجراء تثبيت للعمل التجريبي الفعلي. لذلك ، على الرغم من أن جائزة نوبل لا تشمل علم الفلك ، فقد كانت هناك جائزتان مهمتان للغاية في الفيزياء الفلكية في السنوات العشر الماضية. كانت هناك جوائز في فيزياء الطاقة العالية وفيزياء الجسيمات الأولية ، في فيزياء الحالة الصلبة ، في فيزياء الحالة المكثفة - أي الحالة الصلبة والسائلة والحالات الأخرى التي تكون فيها الذرات قريبة من بعضها البعض. ترتبط كل هذه الأعمال تقريبًا ، بطريقة أو بأخرى ، بفيزياء الكم.

لماذا بالضبط نظرية الكم؟ هل يعود ذلك إلى بعض التفضيلات الشخصية لأعضاء لجنة نوبل؟ أم هو حقا أقرب مستقبل علمي؟

السبب بسيط جدا. في الواقع ، كل الفيزياء ، باستثناء نظرية الجاذبية ، هي الآن كمومية. كل شيء جديد يتم القيام به في مجال الفيزياء تقريبًا ، باستثناء بعض الاتجاهات الجانبية والتحسينات والاختراقات التي حدثت في الماضي ، يعتمد على فيزياء الكم. الجاذبية وحدها لم تستسلم بعد لهذا "التكميم". وكل ما يتعلق بتأسيس الفيزياء هو نظرية الكم ونظرية الكم للمادة.