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

ولد نوفوسيلوف كونستانتين سيرجيفيتش في 23 أغسطس 1974 في نيجني تاجيل (منطقة سفيردلوفسك). كان والده سيرجي فيكتوروفيتش يعمل مهندسًا في أورالفاغونزافود، وكانت والدته تاتيانا جليبوفنا معلمة للغة الإنجليزية. حاليا، يعيش الآباء في موسكو.

درس في مدرسة نيجني تاجيل رقم 39، وكان مديرها جده فيكتور كونستانتينوفيتش، وكانت والدته تدرس في نفس المدرسة. وفي الصف السادس، حصل على المركز الأول في أولمبياد سفيردلوفسك الإقليمي للفيزياء في عامي 1990 و1991. شارك في أولمبياد عموم الاتحاد في الفيزياء والرياضيات (من بين العشرة الأوائل). في الوقت نفسه، في المدرسة الثانوية، درس في مدرسة المراسلات للفيزياء والتكنولوجيا في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا (MIPT).

وفي عام 1997، تخرج بمرتبة الشرف من كلية الإلكترونيات الفيزيائية والكمية في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، وتخصص في الإلكترونيات النانوية.

دكتور في الفلسفة (دكتوراه). في عام 2004، دافع عن أطروحته في جامعة نيميغن (هولندا) حول موضوع "إنشاء وتطبيق مجسات ميكروسكوبية مجهرية بناءً على تأثير هول الكمي".

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

في عام 1999، انتقل إلى هولندا وبدأ العمل في مختبر المجال المغناطيسي العالي بجامعة نيميغن، حيث أصبح أندريه جيم (خريج MIPT، في أواخر الثمانينات - موظف في IPTM RAS) المشرف العلمي عليه.

وفي عام 2001، انتقل هو وجيم للعمل في المملكة المتحدة. تم قبوله في جامعة مانشستر كزميل باحث.

شارك في الأبحاث في مجال الفيزياء المجهرية وتكنولوجيا النانو. وفي عام 2000، كان أحد مؤلفي دراسة خصائص الموصلات الفائقة التي يقل حجمها عن ميكرومتر واحد. في عام 2003، قام بالتعاون مع Game بإنشاء شريط لاصق باستخدام آلية الالتصاق الخاصة بأقدام أبو بريص.

الإنجاز العلمي الرئيسي لكونستانتين نوفوسيلوف هو دراسة الجرافين، وهو تعديل جديد متآصل (مختلف في الخصائص والبنية) للكربون، وهو مادة واعدة للإلكترونيات النانوية. في عام 2004، تمكن نوفوسيلوف وجيم، لأول مرة في التاريخ، من الحصول على فيلم جرافين بسمك ذرة واحدة من الجرافيت في ظروف المختبر.

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

بسبب "تجاربه التأسيسية مع مادة الجرافين ثنائية الأبعاد"، حصل نوفوسيلوف على جائزة نوبل في الفيزياء (بالاشتراك مع جيم) في 5 أكتوبر 2010. أصبح أصغر حائز على جائزة نوبل في الفيزياء على مدار 37 عامًا (منذ عام 1973) والفائز الوحيد في جميع المجالات في عام 2010 ولد بعد عام 1970.

وسام الأسد القائد من هولندا (2010؛ لمساهمته البارزة في العلوم الهولندية). لخدماته في مجال العلوم حصل على لقب فارس البكالوريوس (منح في 31 ديسمبر 2011 بمرسوم من الملكة إليزابيث الثانية). وسام الإمبراطورية البريطانية: أقيم حفل في قصر باكنغهام في مايو 2012 من قبل ابنة ملكة بريطانيا العظمى، الأميرة آن.

الحائز على الجائزة الأوروبية نيكولاس كورتي (2007؛ للعمل في مجال أبحاث درجات الحرارة المنخفضة والمجالات المغناطيسية). وفي عام 2008، حصل على جائزة الفيزياء الأوروبية لاكتشافه الجرافين.

منذ عام 2011، أصبح زميلًا في الجمعية العلمية الملكية في لندن وحصل على وسام ليفرهولم في عام 2013 لعمله في مجال الجرافين.

منذ عام 2013 - عضو أجنبي في الأكاديمية البلغارية للعلوم.

يعيش في مانشستر، وهو مواطن روسي ومواطن بريطاني.

الزوجة - إيرينا، عالمة الأحياء الدقيقة. ابنتان توأم - فيكتوريا وصوفيا (مواليد 2009).

يحب العزف على البيانو.

الجرافين هو المادة التي كانت محط اهتمام علماء الفيزياء التجريبية في جميع أنحاء العالم على مدى السنوات الست الماضية. ومع ذلك، قبل ذلك، لمدة 40 عامًا تقريبًا، كان يُعتقد أن طبقة الكربون ثنائية الأبعاد ليست أكثر من مجرد نموذج تجريد، مما جعل من الممكن في بعض الحالات إجراء حسابات مرهقة في ميكانيكا الكم بشكل أكثر قابلية للإدارة ورؤية. لذلك، حصل كونستانتين نوفوسيلوف وأندريه جيم، اللذين يعملان حاليًا في جامعة مانشستر، على جائزة نوبل لنقل الجرافين من المستوى النظري إلى المستوى العملي. ومع ذلك، أول الأشياء أولا.

الطريق الطويل للجرافين

من المعروف من الكيمياء المدرسية أن خصائص المادة لا تعتمد فقط على الذرات التي تتكون منها، بل أيضًا على ترتيبها النسبي. والمثال المعطى عادة هو الكربون، الذي ينتج في أحد ترتيبات الذرات جرافيت هشًا وقذرًا، وفي ترتيب آخر ينتج ماسًا صلبًا لامعًا. تسمى هذه المواد البسيطة التي لها خصائص مختلفة بنفس التركيبة بالتعديلات المتآصلة. وبهذا المعنى، يعتبر الجرافيت والماس بمثابة تعديلات متآصلة للكربون.

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

وفي الوقت نفسه، جرت محاولات للحصول على "قطع" منفصلة من الكربون المسطح، لكنها لم تكن ناجحة. ونتيجة لذلك، قرر العديد من العلماء أن الحصول على هذه المواد في الممارسة العملية أمر مستحيل من حيث المبدأ لأسباب الاستقرار (يحدث هذا طوال الوقت في الفيزياء - على سبيل المثال، الكواركات التي تشكل الهادرونات غير موجودة بشكل منفصل).

نتيجة لذلك، ظل الجرافين مجرد تجريد، مناسب، على سبيل المثال، للحسابات، لأنه في حالة البعدين، يتم تبسيط العديد من المعادلات المرتبطة، على سبيل المثال، مع ميكانيكا الكم بشكل ملحوظ.

كان أول نذير للاكتشاف الثوري لأندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف هو اكتشاف الفوليرين في منتصف الثمانينات. الفوليرين عبارة عن متعددات وجوه محدبة توجد ذرات الكربون في رؤوسها. أشهر هذه المواد تسمى C 60 - في هذا التعديل، توجد الذرات في رؤوس شكل يشبه كرة القدم (في الرياضيات، يُطلق على هذا المجسم متعدد السطوح اسم عشروني الوجوه مقطوعًا). لهذا الاكتشاف، بالمناسبة، حصل الأمريكيان روبرت كيرل وريتشارد سميلي، مع البريطاني هارولد كروتو، على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1996.

بعد ذلك، في التسعينيات، أتاح تطور التكنولوجيا دراسة ما يسمى بأنابيب الكربون النانوية (تدعي عدة مجموعات من الباحثين، بما في ذلك الفيزيائيون السوفييت، أنهم مكتشفو هذه الأشياء). من الأنابيب، يبدو أن الجرافين هو مجرد مرمى حجر: اقطعها بالطول، ثم افردها، وتصبح طبقة ثنائية الأبعاد من الكربون جاهزة. وتبين أن هذا ما أثبته علماء من جامعة ستانفورد وجامعة رايس في عام 2009. لكن، ولأول مرة، يتم الحصول على المادة «المستحيلة» بطريقة مختلفة.

الحرب من أجل التفوق

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 أطروحته للدكتوراه في معهد فيزياء الحالة الصلبة التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. حتى عام 1990 كان يعمل في معهد مشاكل تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والمواد عالية النقاء، وبعد ذلك ذهب إلى الخارج. وفي وقت الاكتشاف (2004)، كان يعمل مع كونستانتين نوفوسيلوف في جامعة مانشستر. وهو الآن يعمل هناك، بصفته مواطنًا هولنديًا رسميًا. يشار إلى أن جيم هو الحائز على جائزة إيج نوبل لعام 2000 عن دراسته حول استرفاع الضفادع.

وكما يحدث غالبًا في العلوم، لم يتمكن جيم ونوفوسيلوف من مفاجأة معظم الفيزيائيين فقط من خلال الحصول عمليًا على مادة كانت تعتبر غير مستقرة، بل تمكنوا أيضًا من التقدم على العديد من المجموعات الأخرى من الباحثين الذين كانوا يتنفسون الصعداء حرفيًا.

لذلك، على سبيل المثال، تقنية التقشير (هذا هو اسم التقنية التي يستخدمها المهاجرون من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابق) لم يخترعها Game و Novoselov - حاول الباحثون بقيادة رودني روف من جامعة تكساس تطبيق هذه الطريقة دون جدوى في عام 1999 .

علاوة على ذلك، بعد شهرين فقط من ظهور مقالة جيم ونوفوسيلوف، قدم علماء من جامعة جورجيا التقنية مقالًا للنشر، يقترح 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 الفيزيائيون من جامعة كولومبيا "رسم" مثل هذه الأفلام - فقد ربطوا بلورة كربون بإبرة مجهر القوة وحركوها فوق السطح. ومع ذلك، تمكنوا بهذه الطريقة من الحصول على أغشية يبلغ سمكها 10 طبقات من الكربون.

ولد كونستانتين سيرجيفيتش نوفوسيلوف عام 1974 في نيجني تاجيل. تخرج من MIPT عام 1997 وعمل في معهد مشاكل الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا المواد عالية النقاء حتى عام 1999، وبعد ذلك سافر إلى الخارج. تعمل حاليا في جامعة مانشستر. لديه جنسيتين - الروسية والبريطانية.

كيف تفوق جيم ونوفوسيلوف على منافسيهما؟ اتضح أن أي شخص كتب باستخدام قلم الرصاص قد شارك، رغمًا عن إرادته، في إنتاج صفائح الجرافين - أثناء الكتابة، يتقشر الكربون من طرف الجرافيت إلى رقائق مسطحة، بعضها يمكن أن يكون مجرد واحدة سميكة الذرة. كانت هذه هي الفكرة التي استخدمها Geim و Novoselov - حيث قاموا بإزالة رقائق الجرافيت باستخدام شريط لاصق، ثم نقلوها إلى ركيزة خاصة. في عام 2004 في علومظهر مقال لعلماء الفيزياء وصفوا فيه ليس فقط تقنية إنتاج الجرافين، ولكن أيضًا بعض خصائصه.

لقد تعلم الفيزيائيون كيفية إنشاء شرائط الجرافين المناسبة للإلكترونيات النانوية. لقد أوضح العلماء فشل الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية. تمكن الفيزيائيون من ملء المساحات الفارغة في الجرافين بالإلكترونات. تمكن الكيميائيون من زيادة حجم ورقة الجرافين عشرات المرات. اكتشف الفيزيائيون آلية تمزق الجرافين. كل ما سبق هو مجرد عناوين مقالات عن الجرافين ظهرت على موقع Lenta.ru منذ بداية عام 2010.

في السنوات الست التي تلت اكتشاف جيم ونوفوسيلوف، تعلم العلماء ليس فقط إنتاج قطع كبيرة أو أقل من الجرافين، ولكنهم اكتشفوا أيضًا الإمكانات المذهلة لهذه المادة. وبالتالي، يتمتع الجرافين بقوة عالية (أقوى 100 مرة من لوح الفولاذ بنفس السماكة)، والتوصيل الحراري (يوصل الجرافين الحرارة 10 مرات أفضل من النحاس)، والحد الأقصى لحركة الإلكترون بين جميع المواد المعروفة، كما أنه مناسب أيضًا لإنشاء إلكترونيات فريدة وأكثر من ذلك بكثير.

صحيح أن جميع إمكانيات الجرافين تقريبًا لا تزال بعيدة عن التطبيق العملي - وهي حقيقة من الواضح أنها مفهومة جيدًا في لجنة نوبل (وهذا هو السبب في أن الصياغة التي مُنح بها جيم ونوفوسيلوف الجائزة تبدو وكأنها "للتجارب الرائدة المتعلقة بالمركبات الكيميائية". مادة الجرافين ثنائية الأبعاد"). وعلى الرغم من ذلك، فإن الجرافين هو المستقبل. المستقبل الذي سيصبح حقيقة بفضل عمل العلماء الروس أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف.

إذا كنت تمتلك الماس، فاعلم أنه قبل بضع سنوات، أفسحت هذه الأحجار المتلألئة المجال لابن عمها الرمادي الجرافيت، حسبما كتب الصحفيون، وأفادوا أن الفيزيائيين المولودين في روسيا العاملين في المملكة المتحدة، أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف، حصلوا على جائزة نوبل أمس. إن المادة المعجزة التي حصلوا عليها، وهي الجرافين، تفتح آفاقًا رائعة حقًا في مجال الإلكترونيات وغيرها من المجالات.

حصل اثنان من مواطني روسيا - أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف، اللذين يعملان الآن في جامعة مانشستر في المملكة المتحدة - على جائزة نوبل في الفيزياء لتطوير الجرافين، وهي مادة جديدة ذات خصائص فريدة، حسبما ذكرت صحيفة وول ستريت جورنال.

يقول مؤلف المنشور: "لقد بدأ الطريق إلى جائزة نوبل للعلماء بقطعة شريط عادية ورصاص قلم رصاص من الجرافيت". قبل عدة سنوات، احتاج جيم ونوفوسيلوف إلى صفيحة رقيقة من الجرافيت لدراسة خصائصه الموصلة للكهرباء. لقد حاولوا "تقشير" أنحف الطبقات من قلم الرصاص عن طريق لصق الشريط اللاصق وإزالته. ونتيجة لذلك، كان من الممكن الحصول على مادة سمكها ذرة واحدة فقط. وأشار جيم إلى أن المواد التي يبلغ سمكها ذرة واحدة هي مواد خاصة: فخصائصها مختلفة تمامًا عن المواد القياسية ثلاثية الأبعاد.

ووفقا للعالم، يعتبر الجرافين مثاليا لإنتاج الترانزستورات عالية السرعة، وفي المستقبل البعيد قد يحل محل السيليكون. وفي فبراير، ظهر منشور حول ترانزستور الجرافين الذي يعمل في نطاق الترددات الراديوية، وفي يونيو، قدم علماء يابانيون وكوريون أول شاشة تعمل باللمس من الجرافين، وفقًا لتقارير المنشور.

البلورات التي يبلغ سمكها ذرة واحدة أو جزيء واحد هي مواد معجزة، كما يوضح أندريه جيم نفسه على صفحات مجلة The New Scientist. ويوضح العالم أن الجرافين "أصلب وأقوى من الألماس، لكنه يمتد حتى ربع طوله، مثل المطاط". ولا يسمح الجرافين بمرور الغازات والسوائل، ويوصل الحرارة والكهرباء بشكل أفضل من النحاس. تعمل ترانزستورات الجرافين بشكل أسرع من ترانزستورات السيليكون، ومع الجرافين من الممكن إجراء تجارب غير مسبوقة في مجال ميكانيكا الكم، كما يقول الحائز على جائزة نوبل حديثًا.

نادرًا ما تُمنح جائزة نوبل في الفيزياء عند عمر 36 عامًا، وفي كثير من الأحيان عند عمر 51 عامًا، ولكن هذا هو عمر كونستانتين نوفوسيلوف وأندريه جيم، وهما عالمان مولودان في روسيا يُمنحان هذا العام جائزة تُمنح عادةً للمحاربين القدامى في المجال العلمي. ، يكتب إلموندو الاسبانية.

"على الرغم من حداثة سنهما، فقد حصل الفيزيائيان الروسيان على جوائز مرموقة في السنوات الأخيرة، مثل جائزة يوروفيزياء (2008) وجائزة كوربر. وتتوج جائزة نوبل، التي مُنحت يوم الثلاثاء، سلسلة من الجوائز لاكتشاف الجرافين، مادة جديدة ثنائية الأبعاد ذات خصائص فريدة، قادرة خلال سنوات قليلة على إحداث ثورة في الأجهزة الإلكترونية.

"بالإضافة إلى شغفه بالفيزياء، أظهر أندريه جيم حسًا ممتازًا من الفكاهة طوال حياته المهنية"، يستمر المنشور. في عام 2001، شارك في تأليف بحث حول دوران الأرض مع زميل غير متوقع، تيشا الهامستر، وحصل على جائزة إيغ نوبل في عام 2000 لاستخدامه المجال المغناطيسي لرفع الضفادع. وفقًا لجيم، فإن حس الفكاهة والفضول هما صفتان ضروريتان لتكون عالمًا جيدًا.

يمكن اعتبار البحث الذي أجراه جيم ونوفوسيلوف طفرة في تكنولوجيا النانو - وهو علم جديد وواعد بشكل لا يصدق، كما كتبت صحيفة لا ستامبا. ومن 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.

وأوضح ماركو بوليني، خبير تكنولوجيا النانو في مختبر NEST التابع للمركز الوطني للعلوم، في المنشور: "على المستوى الذري، يمكن أن تتغير خصائص المواد بشكل جذري". وفي هذا العالم الصغير للغاية انتقم الجرافيت. الجرافين، وهو مادة تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في شبكة سداسية، يتمتع بصلابة ميكانيكية عالية وموصلية حرارية جيدة. إن القدرة العالية على الحركة لحاملات الشحن تجعلها واعدة للاستخدام في مجموعة واسعة من المجالات. بداية، يمكن للرقائق المعتمدة على الجرافين أن تمهد الطريق لتصغير المكونات الإلكترونية، وفي السنوات القادمة، يمكن أن يصبح الجرافين الأساس لشاشات الكمبيوتر الرقيقة والخفيفة بشكل لا يصدق مثل ورقة. علاوة على ذلك: من المتوقع إنشاء أجهزة استشعار حساسة لظهور أقل كمية من الملوثات. بالإضافة إلى ذلك، سيكون كافيًا إضافة جزء واحد في المليون من الجرافين للحصول على بلاستيك أكثر متانة ومقاوم لدرجات الحرارة العالية. وبعبارة أخرى، من العدل أن نقول: "الجرافين - إلى الأبد"، كما يكتب الصحفي الإيطالي.

أرق من الشعرة، وأخف من الحرير، ولكنها في نفس الوقت متينة للغاية: ابتكر أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف، المهاجران من روسيا، مادة مذهلة حقًا تسمى الجرافين - وحصلا على جائزة نوبل في الفيزياء عنها، حسبما كتبت شبيجل أونلاين. لفترة طويلة كان يُعتقد أنه من المستحيل الحصول على مادة من طبقة واحدة من ذرات الكربون، لكن في عام 2004، في أحد مختبرات جامعة مانشستر، تمكنوا من الحصول على الجرافين - وبطريقة بسيطة جدًا: باستخدام شريط عادي وقطعة من الجرافيت عن طريق اللصق المتكرر.

وتتمتع المادة المكتشفة بخصائص مذهلة حقًا، كما يتابع المنشور: يزن المتر المربع من شبكة الجرافين أقل من مليجرام، ويمكن لقطط أن تستقر بشكل مريح على أرجوحة مصنوعة منها.

يعترف كورنيليوس نيلش من جامعة هامبورغ بأن "الاهتمام بالجرافين بلغ ذروته. لدينا أكثر من 100 مجموعة عمل في ألمانيا تدرس هذه المادة".

وعلى حد تعبيره، فإن نوفوسيلوف نفسه "صُدم" من أنباء حصوله هو وزميله على جائزة نوبل. اللعبة أيضًا لم تعتمد على مثل هذه الجائزة المشرفة، كما شارك في محادثة مع المنشور.

الجرافين والواقع الروسي

newsru.com
الحائز على جائزةقال أندريه جيم، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010، في مقابلة إنه قبل عدة سنوات لم يتمكن من القدوم إلى روسيا بسبب مشاكل بيروقراطية في الحصول على التأشيرة.

"حاولت الذهاب في مرحلة ما، لكنهم لم يعطوني تأشيرة عن طريق البريد. إلى جميع البلدان الأخرى يعطونها عن طريق البريد، ولكن في روسيا لا يفعلون ذلك. وبما أنني كنت أحمل الجنسية الروسية، فإنهم يريدون رؤيتي قال مواطن روسي وأستاذ في جامعة مانشستر البريطانية في مقابلة: “في السفارة في لندن”. "القناة الأولى". وعلى الرغم من هذه المشاكل، قال غيم، إنه لا يزال يرغب في زيارة أصدقائه في الكلية.

أندريه جيم حاليًا مواطن هولندي. وفي السابق، كان جيم وزميله كونستانتين نوفوسيلوف، الذي تقاسم جائزة نوبل مع الأستاذ، موظفين في معاهد الفيزياء في منطقة تشيرنوغولوفكا بموسكو. وكما أصبح معروفاً، فإن نوفوسيلوف، الذي يحمل جنسية مزدوجة - روسيا وبريطانيا العظمى - سوف يسافر إلى موسكو في نهاية شهر أكتوبر لحضور مؤتمر حول تكنولوجيا النانو.

ووفقا لنوفوسيلوف، فإنه لا يزال لا يعتقد أن جميع الصحف الإنجليزية تكتب عنه. كما ذكرت القناة الأولى، فإن البروفيسور نوفوسيلوف خيب آمال طلابه بشدة. لقد اعتقدوا أن رئيسهم سيحتفل بمكافأته لمدة يومين على الأقل، لكن أول شيء فعله بعد الإعلان عن المكافأة هو إرسالهم إلى المختبر للعمل.

وسكب الفائزون النبيذ على المهنئين وطلبوا منهم إلقاء النكات

ولم تقيم جامعة مانشستر احتفالات فخمة فيما يتعلق بالجائزة. هنأ رئيس الجمعية العلمية الملكية البريطانية جيم ونوفوسيلوف عبر الهاتف. تم سكب النبيذ الأحمر على أولئك الذين جاءوا لمصافحة الفائزين شخصيًا وطلب منهم إلقاء نكتة جديدة.

صحيفة وول ستريت جورنال
الكربون فائق النحافة 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 كمساعد باحث في تشيرنوغولوفكا، ثم هاجر إلى الخارج حيث عمل في جامعات نوتنغهام وكوبنهاغن ونيميغن. منذ عام 2001 كان يعمل في مانشستر، إنجلترا. جيم، الذي يحمل الآن اسم أندريه، يرأس حاليًا مركز مانشستر لـ "علم الميزوسين وتكنولوجيا النانو" وقسم فيزياء المواد المكثفة.

أندريه جيم هو مواطن هولندي، في حين أن زميله الحائز على جائزة نوبل الثانية في عام 2010 يحمل الجنسيتين الروسية والبريطانية.

ولد نوفوسيلوف عام 1974 في نيجني تاجيل. بعد تخرجه من MIPT، عمل لعدة سنوات في تشيرنوغولوفكا، وبعد ذلك ذهب إلى جامعة نيميغن، حيث دافع عن أطروحته.

حصل جيم ونوفوسيلوف على جائزة نوبل "لتجاربهما الرائدة في مادة الجرافين ثنائية الأبعاد". وسيحصل العلماء فيما بينهم على 1.5 مليون دولار (10 ملايين كرونة سويدية).

وفي حديثه عبر الهاتف في مؤتمر صحفي، قال جيم إنه لا يتوقع الحصول على الجائزة. ونقل عن جيم قوله: "خطتي لهذا اليوم هي الذهاب إلى المكتب وإنهاء الأعمال الورقية التي لم يتح لي الوقت للقيام بها بعد".

يعد الجرافين أحد الأشكال (ما يسمى بالتعديلات المتآصلة) التي يمكن أن يوجد فيها الكربون، وربما الأكثر غرابة. والأكثر شهرة هي الجرافيت نفسه (الذي تُصنع منه سلاسل قلم الرصاص)، والماس، والكارباين (تعديل ببنية سلسلة من الجزيئات)، والفوليرين (الذي حصل في المجتمع العلمي على لقب "كرة القدم" بسبب بنيته). يتكون الجرافين من طبقات رقيقة جدًا (سُمك ذرة واحدة) من ذرات الكربون المرتبطة ببنية سداسية (تتكون من أشكال سداسية ذات جوانب مشتركة). كمادة - جديدة وحديثة - فهي الأنحف والأكثر متانة في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع بخصائص موصلة مميزة للمعادن مثل النحاس. ومن حيث التوصيل الحراري، فهو يتفوق على جميع المواد المعروفة حاليًا. تكون طبقات الجرافين ثنائية الأبعاد شفافة تقريبًا، ولكنها كثيفة جدًا لدرجة أنه حتى أصغر الجزيئات (مثل الجزيئات أحادية الذرة من غاز الهيليوم النبيل) لا يمكنها المرور عبر الطبقة.

يعد الجرافين مظهرًا آخر للخصائص الكيميائية الفريدة للكربون، والتي بفضلها، على وجه الخصوص، توجد جميع الكائنات الحية على كوكبنا.

بدأت الأبحاث النظرية حول الجرافين قبل فترة طويلة من إنتاج عينات حقيقية من المادة، حيث أن الجرافين هو الأساس لبناء بلورة ثلاثية الأبعاد من الجرافيت العادي. ومع ذلك، لم يكن من الممكن الحصول على الجرافين تجريبيا. وقد تم إحياء الاهتمام بها بعد اكتشاف أنابيب الكربون النانوية، وهي في الواقع عبارة عن طبقة أحادية ملفوفة في أسطوانة.

بدأت محاولات الحصول على الجرافين المرتبط بمادة أخرى (تم توضيحه نظريًا سابقًا أنه لا يمكن الحصول على فيلم حر ومثالي ثنائي الأبعاد بسبب عدم الاستقرار فيما يتعلق بالطي أو الشباك) بتجارب باستخدام قلم رصاص بسيط واستمرت باستخدام مجهر القوة الذرية للميكانيكية إزالة طبقات من الجرافيت، لكنها لم تكن ناجحة.

ومع ذلك، في عام 2004، نشر نوفوسيلوف ولعبة في المجلة علومعمل يُبلغ عن إنتاج الجرافين على ركيزة من السيليكون المؤكسد. وهكذا، تم تحقيق استقرار الفيلم ثنائي الأبعاد بسبب وجود اتصال بطبقة رقيقة من العازل الكهربائي SiO 2.

طريقة "التقشير" بسيطة ومرنة للغاية، لأنها تتيح لك العمل مع جميع البلورات ذات الطبقات، أي تلك المواد التي تظهر كطبقات متصلة بشكل ضعيف (مقارنة بالقوى داخل المستوى) من بلورات ثنائية الأبعاد. بعد ذلك، تمكن العلماء من الحصول على بلورات ثنائية الأبعاد من BN، MoS 2، NbSe 2، Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O x بنفس الطريقة.

في الواقع، أدى اكتشاف الجرافين إلى إنشاء فئة كاملة من المواد ثنائية الأبعاد الجديدة ذات الخصائص الفريدة.

تعمل فيزياء الكم على تطوير نظرية مثل هذه الأجسام، وتعد تطبيقاتها العملية بأن تكون مثيرة للإعجاب حقًا. يمكن للمواد المعتمدة على الجرافين أن تُحدث ثورة في عالم الإلكترونيات: على وجه الخصوص، يقترح العلماء أن ترانزستورات الجرافين ستعمل بأضعاف مضاعفة بشكل أسرع من تكنولوجيا السيليكون الحديثة. يمكن استخدام الجرافين لصنع شاشات لمس شفافة، أو ألواح ضوئية، أو حتى ألواح شمسية. عند مزجه مع البلاستيك، يجعل الجرافين من الممكن إنشاء مواد موصلة مركبة أكثر مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. تسمح قوة الجرافين بتصميم مواد جديدة مستقرة ميكانيكيًا تكون رقيقة جدًا ومرنة وخفيفة الوزن. وفي المستقبل، يمكن تصنيع الأقمار الصناعية والطائرات والسيارات من مواد مركبة تعتمد على الجرافين.

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 بل وولد.

لم يخمن خبراء طومسون رويترز مرة أخرى الفائز بجائزة نوبل.

وكانوا قد افترضوا في اليوم السابق أن الجائزة ستكرم علماء الفلك الذين اكتشفوا ظاهرة التوسع المتسارع للكون، والتي تتناقض مع قانون هابل الأساسي، وكذلك دور الطاقة المظلمة فيها. لذلك، يمكن توقع دعوة من لجنة نوبل من جامعة كاليفورنيا في بيركلي، وآدم رييس من جامعة بالتيمور، ومن الجامعة الوطنية الأسترالية. تم اعتبار المنافس الرئيسي الثاني للجائزة هو المجموعة العلمية للمركبة الفضائية WMAP (مسبار ويلكنسون لتباين الموجات الدقيقة) ، المصممة لدراسة إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف الذي تشكل نتيجة للانفجار الكبير عند ولادة الكون. وتم اختيار تشارلز بينيت (وكالة ناسا وجامعة جونز هوبكنز بولاية ماريلاند)، وكذلك ليمان بيج وديفيد سبيرجيل من (نيو جيرسي) كفائزين محتملين. أصبح الأخير هذا العام الحائزين على جائزة شو الشابة ولكن المرموقة للغاية في علم الفلك. حصل بيتر كابيتسا على الجائزة "عن الاختراعات والاكتشافات الأساسية في مجال فيزياء درجات الحرارة المنخفضة". وفي عام 2000، حصل على جائزة "لتطوير هياكل أشباه الموصلات المتغايرة المستخدمة في الإلكترونيات عالية السرعة والإلكترونيات الضوئية". وأخيرًا، ذهبت آخر جائزة نوبل روسية في الوقت الحالي إلى عام 2003 "لإسهاماته الرائدة في نظرية الموصلية الفائقة والميوعة الفائقة".

تم الإعلان عن أسماء الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 في ستوكهولم. وكانوا البروفيسور أندريه جيم والبروفيسور كونستانتين نوفوسيلوف. ويعمل كلا الفائزين في جامعة مانشستر البريطانية، وهما من روسيا. أندري جيم البالغ من العمر 52 عامًا هو مواطن هولندي، وكونستانتين نوفوسيلوف البالغ من العمر 36 عامًا يحمل الجنسيتين الروسية والبريطانية.

مُنحت الجائزة العلمية المرموقة في العالم، والتي تبلغ قيمتها حوالي 1.5 مليون دولار هذا العام، للعلماء لاكتشافهم مادة الجرافين، وهي مادة رقيقة للغاية ومتينة للغاية، وهي عبارة عن فيلم كربون سمكه ذرة واحدة.

المحرر العلمي لمجلة حول العالم ألكسندر سيرجيف يتحدث لراديو ليبرتي عن الصعوبات التي ظهرت في اكتشاف الجرافين وما هو التطبيق العملي لهذه المادة:

إن حقيقة حصول العلماء على الجرافين أمر رائع. من الناحية النظرية، تم التنبؤ بالجرافين قبل نصف قرن من تركيبه. في المدرسة، درس الجميع هيكل الجرافيت - هذا قلم رصاص عادي. تشكل ذرة الكربون طبقات رقيقة يتم وضعها بشكل متكرر فوق بعضها البعض. وتتكون كل طبقة من خلايا سداسية تتناسب مع بعضها البعض مثل قرص العسل.

كانت المشكلة هي فصل طبقة واحدة عن الطبقات الموجودة بالأعلى والأسفل. بالنسبة لطبقة واحدة من هذه البلورة ثنائية الأبعاد، والتي تسمى كذلك لأنها لا تحتوي على بعد ثالث، تم التنبؤ بمجموعة من الخصائص الفيزيائية المختلفة المثيرة للاهتمام. تم إجراء العديد من التجارب. لكن لم يكن من الممكن فصل طبقة واحدة عن الطبقات الأخرى بنتيجة مستقرة.

توصل أندري جيم وكونستانتين نوفوسيلوف إلى طريقة تمكنوا من خلالها من اختيار هذه الطبقة والتأكد لاحقًا من أنها طبقة واحدة بالفعل. وتمكن العلماء بعد ذلك من قياس خصائصه الفيزيائية والتحقق من صحة التنبؤات النظرية إلى حد ما. هذه التجربة بسيطة للغاية: أخذ العلماء قلم رصاص عادي، وقطعة من الجرافيت. وباستخدام شريط لاصق، قاموا بإزالة طبقة الجرافيت منه، ثم بدأوا في تقشيرها. عندما تبقى 1-2 طبقات، يتم نقل الجرافيت إلى ركيزة السيليكون.

لماذا فشلت كل التجارب السابقة؟ لأن (وهذا ما تم توقعه من الناحية النظرية) فيلم الجرافين، وهو بلورة كربونية ثنائية الأبعاد، غير مستقر للالتواء. بمجرد أن تكون في حالة حرة، ستبدأ على الفور في الانهيار. بل كان هناك رأي مفاده أنه من المستحيل عزل الجرافين. تم إنجاز عمل العلماء في عام 2004، وفي عام 2009 تم الحصول بالفعل على قطعة من الجرافين. أي أن حجم ورقة الجرافين يبلغ سنتيمترًا تقريبًا. والآن نتحدث عن عشرات السنتيمترات.

- لماذا هناك حاجة لهذا الجرافين على الإطلاق؟

تتحرك جميع الإلكترونيات الآن في اتجاه تقليل حجم العناصر - الترانزستورات والأقطاب الكهربائية وما إلى ذلك. وكلما صغرت العناصر الموجودة داخل المعالج، زاد عدد العناصر التي يمكن وضعها فيه وزادت قوة تجميع المعالج. وبالتالي، فإنه سيتم تنفيذ عمليات منطقية أكثر تعقيدا. ما الذي يمكن أن يكون أرق من طبقة ذرية واحدة؟ يمتلك الجرافين خاصية النحافة.

وبالإضافة إلى ذلك، فهو يوصل الكهرباء. و- شبه شفاف. وفي الوقت نفسه، فهي قوية جدًا: فهي واحدة من أقوى المواد في الطبقة الذرية. عمليا لا يسمح لأي مواد أخرى بالمرور عبره. حتى غاز الهيليوم لا يمكنه اختراق الجرافين، لذلك فهو طلاء موثوق تمامًا. ويمكن استخدامه، على سبيل المثال، في شاشات اللمس لأن القطب الشفاف لن يحجب الصورة. يمكنك محاولة استخدامه في مجال الإلكترونيات. الآن يحاولون تطوير الترانزستورات على أساس الجرافين. صحيح أن هناك صعوبات هنا. يتمتع الجرافين بخصائص شاذة تجعل استخدامه في الترانزستورات صعبًا إلى حد ما. ولكن بعد أن تعلمنا كيفية الحصول على الطبقات الذرية، فمن المحتمل أن تكون هذه عقبات يمكن التغلب عليها بالفعل. هذه مادة جديدة بشكل أساسي. لم يكن هناك أي شيء مثل ذلك من قبل. أنحف طبقة أحادية من الموصل يمكن استخدامها في التكنولوجيا والإلكترونيات.

الحائزون على جائزة نوبل الجدد لديهم سيرة ذاتية معقدة إلى حد ما. أحدهما مواطن هولندي والآخر يحمل جوازي سفر: بريطاني وروسي. لقد عملوا، على حد علمنا، في مركز أبحاث في مانشستر بإنجلترا. فهل أصبح العلم دولياً، أم أنه المصير المحزن للعلماء الروس ألا يتوصلوا إلى اكتشافات عظيمة إلا إذا سافروا إلى الخارج؟

من أجل الانخراط في عمل علمي جاد، لا تحتاج إلى قاعدة مادية وتقنية فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى راحة البال. لا ينبغي أن يرتبك العالم بأي أسئلة. حصل أندري جيم على جائزة إيج نوبل منذ 10 سنوات لتجاربه على التحليق المغناطيسي للضفادع. جائزة إيج نوبل هي جائزة هزلية مضادة للعمل الذي لا معنى له. يحتاج العالم إلى قدر معين من الحرية في أنشطته. ثم تولد الأفكار. اليوم رفعت الضفادع، وغدًا سأحصل على الجرافين.

إذا كان لدى الشخص مثل هذه الظروف، فهو يعمل بشكل أكثر كفاءة. بعد كل شيء، درس كلا الحائزين على جائزة نوبل في الفيزياء في MIPT (معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا - RS). وسرعان ما غادروا إلى هولندا، إلى المملكة المتحدة، لأن جو العمل هناك أكثر ملاءمة للعثور على الأموال العلمية اللازمة لإجراء البحوث. لقد مزقوا أفلام الكربون بشريط لاصق، لكن كان لا بد من قياسها باستخدام مجهر القوة الذرية. لذلك كان لا بد من وجود هذا المجهر. في روسيا، بالطبع، هذه العناصر موجودة، لكن الوصول إليها أصعب بكثير.

إذا قلت إن روسيا لديها تعليم أساسي جيد، مما يسمح لها بإنتاج الحائزين على جائزة نوبل، ولكن في الوقت نفسه لا توجد قاعدة علمية جادة للتكنولوجيا الفائقة للتجارب، فهل سيكون هذا صحيحا؟

كما هو الحال مع أي تعميم، هناك بعض الامتداد هنا. لم يعد تعليمنا جيدًا وسلسًا، لأنه يتم تدمير المدارس العلمية في العديد من الأماكن. كان للانقطاع الكبير في العمل في التسعينيات تأثيره. هناك عدد قليل من المدارس في روسيا حيث لا يزال كل شيء يسير على ما يرام، ولكن هناك مشاكل في المعدات وإجراء أبحاث جادة ومكلفة. ينتهي الأمر بهذه المعدات في مكان ما: من وقت لآخر يتم إجراء عمليات شراء جادة للغاية، على سبيل المثال، لمعهد كورشاتوف. ولكن مدى فعالية استخدامه هناك سؤال كبير. لذلك، في بعض الأماكن توجد مدرسة علمية قوية، وفي أماكن أخرى - أموال للتكنولوجيا. ومن الصعب جدًا تبادلها فيما بينها لأسباب تتعلق بالهيبة والبيروقراطية. في روسيا، من الممكن أيضًا إجراء أبحاث رفيعة المستوى، ولكن من الصعب جدًا إجراؤها - فهناك بيئة عمل أكثر صعوبة.

البحث العلمي متعدد الأوجه. ولكن هل هناك مجالات معينة تعتبرها لجنة نوبل بمثابة اختراق؟ ما هو الأسهل للحصول على جائزة نوبل؟ أم أنه لا توجد مثل هذه الاتجاهات؟

لقد ألقيت نظرة على قائمة الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء على مدار العشرين عامًا الماضية. لا يوجد اتجاه واضح. من المحتمل أن يكون هناك عدد لا بأس به من الجوائز في مجال فيزياء الجسيمات الأولية والتفاعلات الفيزيائية الأساسية. وهذا أمر مفهوم - فهم يقومون ببعض الأعمال المثيرة للاهتمام هناك. ولكن هنا يجب أن نأخذ في الاعتبار نقطة مهمة. كثيرا ما يقال إنه للفوز بجائزة نوبل، لا يكفي القيام بعمل خارق. لا يزال يتعين علينا أن نعيش حتى الوقت الذي سيتم فيه تقديرها. ولذلك، فإن جائزة نوبل تُمنح عادة للأشخاص في سن متقدمة جدًا. ومن هذا المنطلق، تعتبر جائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام استثناءً للقاعدة. يبلغ عمر نوفوسيلوف الآن 36 عامًا. على مدار العشرين عامًا الماضية، لم تكن هناك حالة كهذه بين جوائز الفيزياء، وفي رأيي، لم تحدث أبدًا على الإطلاق! على مدى السنوات الثماني الماضية، لم يحصل أي عالم أقل من 50 عامًا على جائزة نوبل، وقد حصل عليها الكثيرون في السبعينيات أو حتى الثمانينات من عمرهم لأعمال قاموا بها منذ عقود.

تم منح جائزة نوبل الحالية في انتهاك للقواعد. وربما رأت لجنة نوبل أن الجائزة أصبحت مرتبطة بالشيخوخة، وأنه ينبغي خفض سن الحصول عليها. آخر مرة مُنحت فيها جائزة الفيزياء في سن "صغيرة" كانت في عام 2001. وتتراوح أعمار الفائزين بين 40 و50 عاماً.

الآن، على ما يبدو، تم التركيز على العمل التجريبي الفعلي. لذلك، على الرغم من أن جائزة نوبل لا تشمل علم الفلك، إلا أنه في السنوات العشر الماضية كانت هناك جائزتان مهمتان للغاية في الفيزياء الفلكية. كانت هناك جوائز في فيزياء الطاقة العالية وفيزياء الجسيمات الأولية، في فيزياء الحالة الصلبة، في فيزياء المادة المكثفة - أي الحالات الصلبة والسائلة وغيرها من الحالات التي تكون فيها الذرات قريبة من بعضها البعض. ترتبط جميع هذه الأعمال تقريبًا، بطريقة أو بأخرى، بفيزياء الكم.

- لماذا بالضبط نظرية الكم؟ فهل يرتبط ذلك ببعض التفضيلات الشخصية لأعضاء لجنة نوبل؟ أم أن هذا حقا هو المستقبل العلمي القريب؟

السبب بسيط جدا. في الواقع، كل الفيزياء اليوم، باستثناء نظرية الجاذبية، هي كمومية. تقريبًا كل ما يتم إنجازه في مجال الفيزياء، باستثناء بعض الاتجاهات الجانبية والتحسينات والاكتشافات التي كانت في الماضي، يعتمد على فيزياء الكم. الجاذبية وحدها لم تستسلم بعد لهذا "التكميم". وكل شيء آخر يتعلق بأساس الفيزياء هو نظرية الكم ونظرية الكم للمادة.