Sir Andrey Konstantinovich Geim is 'n genoot van die Royal Society, genoot van die Universiteit van Manchester en 'n Russies-gebore Brits-Nederlandse fisikus. Saam met Konstantin Novoselov is hy in 2010 met die Nobelprys in Fisika bekroon vir sy werk oor grafeen. Hy is tans Regius Professor en Direkteur van die Sentrum vir Meso-wetenskap en Nanotegnologie aan die Universiteit van Manchester.
Andrey Geim: biografie
Gebore op 21/10/58 in die familie van Konstantin Alekseevich Geim en Nina Nikolaevna Bayer. Sy ouers was Sowjet-ingenieurs van Duitse oorsprong. Volgens Geim was sy ma se ouma Joods en het hy aan anti-Semitisme gely omdat sy van Joods klink. Game het 'n broer Vladislav. In 1965 het sy gesin na Nalchik verhuis, waar hy aan 'n skool studeer het wat in Engels spesialiseer. Nadat hy met lof gegradueer het, het hy twee keer probeer om MEPhI in te skryf, maar is nie aanvaar nie. Toe het hy aansoek gedoen by die Moskouse Instituut vir Fisika en Tegnologie, en hierdie keer het hy daarin geslaag om in te gaan. Volgens homVolgens hom het die studente baie hard geleer – die druk was so sterk dat mense dikwels afgebreek en hul studies verlaat het, en sommige het met depressie, skisofrenie en selfmoord beland.
Akademiese loopbaan
Andrey Geim het sy diploma in 1982 ontvang, en in 1987 het hy 'n PhD in metaalfisika by die Instituut vir Vastestoffisika van die Russiese Akademie van Wetenskappe in Tsjernogolovka geword. Volgens die wetenskaplike wou hy op daardie stadium nie hierdie rigting volg nie en verkies elementêre deeltjiefisika of astrofisika, maar vandag is hy tevrede met sy keuse.
Game het as 'n navorser by die Instituut vir Mikro-elektroniese Tegnologie by die Russiese Akademie van Wetenskappe gewerk, en sedert 1990 by die Universiteite van Nottingham (twee keer), Bath en Kopenhagen. Volgens hom kon hy navorsing in die buiteland doen, en nie met politiek handel nie, daarom het hy besluit om die USSR te verlaat.
Werk in Nederland
Andrey Geim het sy eerste voltydse pos in 1994 geneem, toe hy 'n assistent-professor aan die Universiteit van Nijmegen geword het, waar hy mesoskopiese supergeleiding bestudeer het. Hy het later Nederlandse burgerskap ontvang. Een van sy nagraadse studente was Konstantin Novoselov, wat sy hoofnavorsingsvennoot geword het. Volgens Geim was sy akademiese loopbaan in Nederland egter ver van rooskleurig. Hy is professorate by Nijmegen en Eindhoven aangebied, maar hy het dit van die hand gewys omdat hy die Nederlandse akademiese stelsel te hiërargies en vol kleinpolitiek gevind het, dit is heeltemal anders as die Britse een, waar elke werknemer gelyk is in regte. Game het later in sy Nobellesing gesê dat hierdie situasie 'n bietjie surrealisties is, want buite die mure van die universiteit is hy oral hartlik verwelkom, insluitend sy studieleier en ander wetenskaplikes.
Verhuis na die VK
In 2001 het Game Professor in Fisika aan die Universiteit van Manchester geword, en is in 2002 aangestel as Direkteur van die Manchester Sentrum vir Meso-wetenskap en Nanotegnologie en Professor Langworthy. Sy vrou en jarelange medewerker Irina Grigorieva het ook as onderwyser na Manchester verhuis. Later het Konstantin Novoselov by hulle aangesluit. Game is sedert 2007 'n senior genoot by die Ingenieurs- en Fisiese Wetenskapnavorsingsraad. In 2010 het die Universiteit van Nijmegen hom as professor in innoverende materiale en nanowetenskap aangestel.
Navorsing
Game het 'n eenvoudige manier gevind om 'n enkele laag grafietatome, bekend as grafeen, te isoleer in samewerking met wetenskaplikes van die Universiteit van Manchester en IMT. In Oktober 2004 het die groep hul bevindinge in die joernaal Science gepubliseer.
Grafeen bestaan uit 'n laag koolstof, waarvan die atome in die vorm van tweedimensionele seshoeke gerangskik is. Dit is die dunste materiaal ter wêreld, sowel as een van die sterkste en hardste. Die stof het baie potensiële gebruike en is 'n uitstekende alternatief vir silikon. Een van die eerste gebruike vir grafeen kan die ontwikkeling van buigsame raakskerms wees, het Geim gesê. Hy het nie die nuwe materiaal gepatenteer nie, want dit sou 'n sekere vereisomvang en vennoot in die industrie.
Die fisikus was besig om 'n biomimetiese gom te ontwikkel wat as gekko-band bekend geword het weens die taaiheid van die gekko se ledemate. Hierdie studies is nog in hul vroeë stadiums, maar gee reeds hoop dat mense in die toekoms plafonne sal kan klim soos Spider-Man.
In 1997 het Game die uitwerking van magnetisme op water bestudeer, wat gelei het tot die beroemde ontdekking van direkte diamagnetiese swewing van water, wat wyd bekend geword het as gevolg van die demonstrasie van 'n swewende padda. Hy het ook aan supergeleiding en mesoskopiese fisika gewerk.
Oor die keuse van vakke vir sy navorsing, het Game gesê hy verag die benadering dat baie 'n vak vir hul Ph. D. kies en dan met dieselfde vak voortgaan tot aftrede. Voordat hy sy eerste voltydse pos gekry het, het hy vyf keer van vak verander en dit het hom baie gehelp om te leer.
In 'n koerant van 2001 het hy sy geliefde hamster Tisha as mede-outeur genoem.
Geskiedenis van die ontdekking van grafeen
Een herfsaand in 2002 het Andrey Geim aan koolstof gedink. Hy het in mikroskopies dun materiale gespesialiseer en gewonder hoe die dunste lae materie onder sekere eksperimentele omstandighede kan optree. Grafiet, saamgestel uit monoatomiese films, was 'n ooglopende kandidaat vir navorsing, maar standaardmetodes om ultradun monsters te isoleer sou dit oorverhit en vernietig. So Game het een van die nuwe gegradueerde studente, Da Jiang, opgedra,probeer om so dun as moontlik 'n monster te kry, selfs 'n paar honderd lae atome, deur 'n grafietkristal een duim groot te poleer. 'n Paar weke later het Jiang 'n koolkorrel in 'n petriskottel gebring. Nadat hy dit onder 'n mikroskoop ondersoek het, het Game hom gevra om weer te probeer. Jiang het gesê dit is al wat van die kristal oorgebly het. Terwyl Game hom grappenderwys verwyt het dat hy 'n berg afgevee het om 'n sandkorrel te kry, het een van sy seniors klompe gebruikte kleefband in die vullismandjie gesien, waarvan die taai kant bedek was met 'n grys, effens blink film van grafietresidu.
In laboratoriums regoor die wêreld gebruik navorsers kleefband om die gom-eienskappe van eksperimentele monsters te toets. Die lae koolstof waaruit grafiet bestaan, is losweg gebind (sedert 1564 word die materiaal in potlode gebruik, aangesien dit 'n sigbare merk op papier laat), sodat die kleefband die skubbe maklik skei. Game het 'n stuk plakband onder 'n mikroskoop geplaas en gevind dat die dikte van die grafiet dunner was as wat hy tot dusver gesien het. Deur die band te vou, te druk en uitmekaar te trek, het hy daarin geslaag om selfs dunner lae te kry.
Game het vir die eerste keer daarin geslaag om 'n tweedimensionele materiaal te isoleer: 'n monatomiese laag koolstof, wat onder 'n atoommikroskoop soos 'n plat rooster van seshoeke lyk, wat aan 'n heuningkoek herinner. Teoretiese fisici het so 'n stof grafeen genoem, maar hulle het nie aanvaar dat dit by kamertemperatuur verkry kan word nie. Dit het vir hulle gelyk of die materiaal tot mikroskopiese balletjies sou disintegreer. In plaas daarvan het Game gesien dat grafeen in een gebly hetvlak wat rimpel soos materie stabiliseer.
Grafeen: merkwaardige eienskappe
Andrei Game het die hulp van die nagraadse student Konstantin Novoselov ingeroep, en hulle het veertien uur per dag 'n nuwe middel begin bestudeer. Oor die volgende twee jaar het hulle 'n reeks eksperimente uitgevoer, waartydens hulle die wonderlike eienskappe van die materiaal ontdek het. As gevolg van sy unieke struktuur kan elektrone, sonder om deur ander lae beïnvloed te word, ongehinderd en buitengewoon vinnig deur die rooster beweeg. Die geleidingsvermoë van grafeen is duisende kere groter as dié van koper. Game se eerste onthulling was die waarneming van 'n uitgesproke "veldeffek" wat plaasvind in die teenwoordigheid van 'n elektriese veld, wat beheer van geleiding moontlik maak. Hierdie effek is een van die kenmerkende kenmerke van silikon wat in rekenaarskyfies gebruik word. Dit dui daarop dat grafeen 'n plaasvervanger kan wees waarna rekenaarvervaardigers al jare soek.
Die pad na erkenning
Game en Konstantin Novoselov het 'n vraestel van drie bladsye geskryf wat hul ontdekkings beskryf. Dit is twee keer deur Nature verwerp, met een resensent wat gesê het dat dit onmoontlik is om 'n stabiele tweedimensionele materiaal te isoleer, en 'n ander wat nie "voldoende wetenskaplike vordering" daarin sien nie. Maar in Oktober 2004 is 'n artikel met die titel "Electric Field Effect in Atomically Thick Carbon Films" in die joernaal Science gepubliseer, wat 'n groot indruk op wetenskaplikes gemaak het - voor hul oë het fantasie werklikheid geword.
'n stortvloed van ontdekkings
Laboratoriums regoor die wêreld het met navorsing van Geim se kleefbandtegniek begin, en wetenskaplikes het ander eienskappe van grafeen geïdentifiseer. Alhoewel dit die dunste materiaal in die heelal was, was dit 150 keer sterker as staal. Grafeen was smeebaar, soos rubber, en kon tot 120% van sy lengte strek. Danksy die navorsing van Philip Kim, en toe wetenskaplikes aan die Columbia Universiteit, is gevind dat hierdie materiaal selfs meer elektries geleidend is as wat voorheen gevind is. Kim het grafeen in 'n vakuum geplaas waar geen ander materiaal die beweging van sy subatomiese deeltjies kon vertraag nie, en het gewys dat dit "mobiliteit" het - die spoed waarteen 'n elektriese lading deur 'n halfgeleier beweeg - 250 keer vinniger as silikon.
Tech race
In 2010, ses jaar ná die ontdekking wat deur Andrei Geim en Konstantin Novoselov gemaak is, is die Nobelprys tog aan hulle toegeken. Destyds het die media grafeen 'n "wondermateriaal" genoem, 'n stof wat "die wêreld kan verander." Hy is genader deur akademiese navorsers op die gebied van fisika, elektriese ingenieurswese, medisyne, chemie, ens. Patente is uitgereik vir die gebruik van grafeen in batterye, buigsame skerms, waterontsoutingstelsels, gevorderde sonselle, ultravinnige mikrorekenaars.
Wetenskaplikes in China het die wêreld se ligste materiaal geskep – grafeen-aerogel. Dit is 7 keer ligter as lug - een kubieke meter materie weeg slegs 160 g. Grafeen aerogel word geskep deur 'n jel wat grafeen en nanobuise bevat, te vriesdroog.
Aan die Universiteit van Manchester,waar Game en Novoselov werk, het die Britse regering $60 miljoen belê om die National Graphene Institute op sy basis te skep, wat die land in staat sal stel om op gelyke voet te wees met die wêreld se beste patenthouers – Korea, China en die Verenigde State, wat die ras om die wêreld se eerste revolusionêre produkte te skep wat op nuwe materiaal gebaseer is.
Eretitels en toekennings
'n Eksperiment met magnetiese levitasie van 'n lewende padda het nie heeltemal die resultaat gebring wat Michael Berry en Andrey Game verwag het nie. Die Ig Nobelprys is in 2000 aan hulle toegeken
In 2006 het Game die Scientific American 50-toekenning ontvang.
In 2007 het die Instituut vir Fisika die Mott-prys en -medalje aan hom toegeken. Terselfdertyd is Game verkies as 'n genoot van die Royal Society.
Game en Novoselov het die 2008 Eurofisika-prys gedeel "vir die ontdekking en isolasie van die monoatomiese laag koolstof en die bepaling van sy merkwaardige elektroniese eienskappe." In 2009 het hy die Kerber-toekenning ontvang.
Die 2010 Andre Geim John Carthy-toekenning van die US National Academy of Sciences is gegee "vir sy eksperimentele realisering en studie van grafeen, 'n tweedimensionele vorm van koolstof."
Hy het ook in 2010 een van die ses ereprofessorskappe van die Royal Society en die Hughes-medalje ontvang "vir die revolusionêre ontdekking van grafeen en sy merkwaardige eienskappe." Geim is bekroon met eredoktorsgrade van die Delft Universiteit van Tegnologie, ETH Zürich, UniversiteiteAntwerpen en Manchester.
In 2010 is hy bekroon met die Orde van de Nederlandse Leeu vir sy bydraes tot die Nederlandse wetenskap. In 2012, vir dienste aan die wetenskap, is Game bevorder tot bachelor ridders. Hy is in Mei 2012 verkies tot 'n buitelandse korrespondeerende lid van die Verenigde State Akademie vir Wetenskappe
Nobelpryswenner
Game en Novoselov is bekroon met die 2010 Nobelprys in Fisika vir hul baanbrekerswerk oor grafeen. Game hoor van die toekenning en het gesê hy het nie verwag om dit vanjaar te ontvang nie en het geen planne om sy onmiddellike planne te verander nie.’n Moderne fisikus het die hoop uitgespreek dat grafeen en ander tweedimensionele kristalle die daaglikse lewe van die mensdom sal verander op dieselfde manier as plastiek. Die toekenning het hom die eerste persoon gemaak wat beide die Nobelprys en die Ig Nobelprys terselfdertyd gewen het. Die lesing het op 8 Desember 2010 by die Universiteit van Stockholm plaasgevind.
