Sirs Andrejs Konstantinovičs Geims ir Karaliskās biedrības biedrs, Mančestras Universitātes biedrs un krievu izcelsmes britu un holandiešu fiziķis. Kopā ar Konstantīnu Novoselovu 2010. gadā viņam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par darbu pie grafēna. Pašlaik viņš ir Regiusa profesors un Mančestras Universitātes Mezozinātnes un nanotehnoloģiju centra direktors.
Andrijs Geims: biogrāfija
Dzimis 21.10.58. Konstantīna Aleksejeviča Geima un Ņinas Nikolajevnas Bayeres ģimenē. Viņa vecāki bija vācu izcelsmes padomju inženieri. Pēc Geima teiktā, viņa mātes vecmāmiņa bija ebreja un viņš cieta no antisemītisma, jo viņa uzvārds skan ebrejiski. Spēlei ir brālis Vladislavs. 1965. gadā viņa ģimene pārcēlās uz Nalčiku, kur viņš mācījās angļu valodas skolā. Pēc absolvēšanas ar izcilību viņš divas reizes mēģināja iestāties MEPhI, taču netika pieņemts. Tad viņš pieteicās Maskavas Fizikas un tehnoloģiju institūtā, un šoreiz viņam izdevās iekļūt. Pēc viņa teiktāPēc viņa teiktā, studenti mācījās ļoti cītīgi - spiediens bija tik spēcīgs, ka nereti cilvēki salūza un pameta studijas, un daži beidzās ar depresiju, šizofrēniju un pašnāvību.
Akadēmiskā karjera
Andrijs Geims saņēma diplomu 1982. gadā un 1987. gadā kļuva par doktora grādu metālu fizikā Krievijas Zinātņu akadēmijas Cietvielu fizikas institūtā Černogolovkā. Pēc zinātnieka domām, toreiz viņš nevēlējās turpināt šo virzienu, dodot priekšroku elementārdaļiņu fizikai vai astrofizikai, taču šodien viņš ir apmierināts ar savu izvēli.
Game strādāja par pētnieku Krievijas Zinātņu akadēmijas Mikroelektronikas tehnoloģiju institūtā un kopš 1990. gada Notingemas (divreiz), Bātas un Kopenhāgenas Universitātē. Pēc viņa teiktā, viņš varētu nodarboties ar pētniecību ārzemēs, nevis nodarboties ar politiku, tāpēc viņš nolēma pamest PSRS.
Darbs Nīderlandē
Andrijs Geims pirmo pilnas slodzes amatu ieņēma 1994. gadā, kad kļuva par docentu Neimegenas Universitātē, kur pētīja mezoskopisko supravadītspēju. Vēlāk viņš saņēma Nīderlandes pilsonību. Viens no viņa absolventiem bija Konstantīns Novoselovs, kurš kļuva par viņa galveno pētniecības partneri. Tomēr, pēc Geima teiktā, viņa akadēmiskā karjera Nīderlandē nebūt nebija rožaina. Viņam piedāvāja profesora vietas Neimegenā un Eindhovenā, taču viņš to atteicās, jo viņam Nīderlandes akadēmiskā sistēma šķita pārāk hierarhiska un sīkas politizēšanas pilna, tā pilnīgi atšķiras no Lielbritānijas, kur katrs darbinieks ir vienāds ar tiesībām. Savā Nobela lekcijā Game vēlāk teica, ka šī situācija ir nedaudz sirreāla, jo ārpus universitātes sienām viņš visur tika laipni gaidīts, tostarp viņa vadītājs un citi zinātnieki.
Pārcelšanās uz Apvienoto Karalisti
2001. gadā Game kļuva par fizikas profesoru Mančestras Universitātē un 2002. gadā tika iecelts par Mančestras Mezozinātnes un nanotehnoloģiju centra direktoru un profesoru Lengvortiju. Viņa sieva un ilggadējā līdzstrādniece Irina Grigorjeva arī pārcēlās uz Mančestru par skolotāju. Vēlāk viņiem pievienojās Konstantīns Novoselovs. Kopš 2007. gada Game ir Inženierzinātņu un fizikālo zinātņu pētniecības padomes vecākais līdzstrādnieks. 2010. gadā Neimegenas Universitāte viņu iecēla par novatorisku materiālu un nanozinātņu profesoru.
Pētniecība
Spēle ir atradusi vienkāršu veidu, kā sadarbībā ar Mančestras Universitātes un IMT zinātniekiem izolēt vienu grafīta atomu slāni, kas pazīstams kā grafēns. 2004. gada oktobrī grupa publicēja savus atklājumus žurnālā Science.
Grafēns sastāv no oglekļa slāņa, kura atomi ir sakārtoti divdimensiju sešstūru formā. Tas ir plānākais materiāls pasaulē, kā arī viens no spēcīgākajiem un cietākajiem. Vielai ir daudz potenciālu lietojumu, un tā ir lieliska alternatīva silīcijam. Viens no pirmajiem grafēna lietojumiem varētu būt elastīgu skārienekrānu izstrāde, sacīja Geims. Viņš nepatentēja jauno materiālu, jo tas prasītu noteiktudarbības joma un nozares partneris.
Fiziķis izstrādāja biomimētisko līmi, kas kļuva pazīstama kā gekona lente gekona ekstremitāšu lipīguma dēļ. Šie pētījumi vēl ir sākuma stadijā, taču jau tagad dod cerību, ka nākotnē cilvēki varēs kāpt pa griestiem kā Zirnekļcilvēks.
1997. gadā Game pētīja magnētisma ietekmi uz ūdeni, kā rezultātā tika atklāts slavenais ūdens tiešās diamagnētiskās levitācijas atklājums, kas kļuva plaši pazīstams, pateicoties levitējošas vardes demonstrēšanai. Viņš strādāja arī pie supravadītspējas un mezoskopiskās fizikas.
Izvēloties mācību priekšmetus savam pētījumam, Game teica, ka viņš nicina pieeju, ka daudzi izvēlas priekšmetu savam doktora grādam un pēc tam turpina to pašu priekšmetu līdz aiziešanai pensijā. Pirms viņš ieguva savu pirmo pilna laika amatu, viņš piecas reizes mainīja mācību priekšmetu, un tas viņam palīdzēja daudz mācīties.
2001. gada rakstā viņš nosauca savu mīļoto kāmi Tišu par līdzautoru.
Grafēna atklāšanas vēsture
Kādā 2002. gada rudens vakarā Andrejs Geims domāja par oglekli. Viņš specializējās mikroskopiski plānos materiālos un domāja, kā noteiktos eksperimenta apstākļos varētu izturēties plānākie matērijas slāņi. Grafīts, kas sastāv no monatomiskām plēvēm, bija acīmredzams pētniecības kandidāts, taču standarta metodes ultraplānu paraugu izolēšanai pārkarst un iznīcina to. Tāpēc Game iecēla vienu no jaunajiem absolventiem Da Dzjanu,mēģiniet iegūt pēc iespējas plānāku paraugu, pat dažus simtus atomu slāņu, pulējot vienu collu lielu grafīta kristālu. Dažas nedēļas vēlāk Dzjans Petri trauciņā ienesa oglekļa graudu. Izpētījis to mikroskopā, Game lūdza viņam mēģināt vēlreiz. Dzjans teica, ka tas ir viss, kas palicis no kristāla. Kamēr Game jokojot viņam pārmeta, ka viņš noslaucījis kalnu, lai iegūtu smilšu graudu, viens no viņa senioriem atkritumu grozā ieraudzīja izlietotas lentes klučus, kuru lipīgā puse bija pārklāta ar pelēku, nedaudz spīdīgu grafīta atlikumu plēvi.
Laboratorijās visā pasaulē pētnieki izmanto lenti, lai pārbaudītu eksperimentālo paraugu adhezīvās īpašības. Oglekļa slāņi, kas veido grafītu, ir brīvi savienoti (kopš 1564. gada materiāls tiek izmantots zīmuļos, jo atstāj redzamu zīmi uz papīra), lai līmlente viegli atdala zvīņas. Game ievietoja līmlentes gabalu zem mikroskopa un atklāja, ka grafīta biezums ir plānāks nekā tas, ko viņš bija redzējis līdz šim. Salokot, saspiežot un izraujot lenti, viņam izdevās iegūt vēl plānākus slāņus.
Spēlei pirmo reizi izdevās izolēt divdimensiju materiālu: monatomisku oglekļa slāni, kas atomu mikroskopā izskatās kā plakans sešstūru režģis, kas atgādina šūnveida šūnu. Teorētiskie fiziķi šādu vielu sauca par grafēnu, taču viņi nepieņēma, ka to varētu iegūt istabas temperatūrā. Viņiem šķita, ka materiāls sadalīsies mikroskopiskās bumbiņās. Tā vietā Game redzēja, ka grafēns palika vienāplakne, kas viļņojas, matērijai stabilizējoties.
Grafēns: ievērojamas īpašības
Andrejs Game piesaistīja absolventa Konstantīna Novoselova palīdzību, un viņi četrpadsmit stundas dienā sāka pētīt jaunu vielu. Nākamo divu gadu laikā viņi veica virkni eksperimentu, kuru laikā atklāja materiāla apbrīnojamās īpašības. Pateicoties tās unikālajai struktūrai, elektroni, tos neietekmējot no citiem slāņiem, var netraucēti un neparasti ātri pārvietoties pa režģi. Grafēna vadītspēja ir tūkstošiem reižu lielāka nekā vara vadītspēja. Spēles pirmais atklājums bija izteikta "lauka efekta" novērošana, kas rodas elektriskā lauka klātbūtnē, kas ļauj kontrolēt vadītspēju. Šis efekts ir viens no datora mikroshēmās izmantotā silīcija noteicošajiem raksturlielumiem. Tas liek domāt, ka grafēns varētu būt aizstājējs, ko datoru ražotāji ir meklējuši gadiem ilgi.
Ceļš uz atpazīstamību
Game un Konstantīns Novoselovs uzrakstīja trīs lappušu rakstu, kurā aprakstīja savus atklājumus. Daba to divreiz noraidīja, viens recenzents teica, ka stabila divdimensiju materiāla izolēšana nav iespējama, bet cits tajā nesaskatīja "pietiekamu zinātnes progresu". Taču 2004. gada oktobrī žurnālā Science tika publicēts raksts ar nosaukumu "Elektriskā lauka efekts atomiski biezās oglekļa plēvēs", atstājot lielu iespaidu uz zinātniekiem – viņu acu priekšā fantāzija kļuva par realitāti.
Atklājumu lavīna
Laboratorijas visā pasaulē sāka pētījumus, izmantojot Geim līmlentes tehniku, un zinātnieki ir noskaidrojuši citas grafēna īpašības. Lai gan tas bija plānākais materiāls Visumā, tas bija 150 reizes stiprāks par tēraudu. Grafēns izrādījās kaļams, piemēram, gumija, un varēja izstiepties līdz 120% no tā garuma. Pateicoties Filipa Kima un pēc tam Kolumbijas universitātes zinātnieku pētījumiem, tika atklāts, ka šis materiāls ir vēl vairāk elektrību vadošs nekā iepriekš konstatēts. Kims ievietoja grafēnu vakuumā, kur neviens cits materiāls nevarētu palēnināt tā subatomisko daļiņu kustību, un parādīja, ka tam ir "mobilitāte" - ātrums, ar kādu elektriskā lādiņš pārvietojas pa pusvadītāju - 250 reizes ātrāk nekā silīcijs.
Tehnoloģiju sacīkstes
2010. gadā, sešus gadus pēc Andreja Geima un Konstantīna Novoselova atklājuma, Nobela prēmija viņiem tika piešķirta. Tolaik mediji grafēnu sauca par "brīnumateriālu", vielu, kas "varētu mainīt pasauli". Viņu uzrunāja akadēmiskie pētnieki fizikas, elektrotehnikas, medicīnas, ķīmijas uc jomās. Tika izdoti patenti par grafēna izmantošanu baterijās, elastīgos ekrānos, ūdens atsāļošanas sistēmās, progresīvās saules baterijās, īpaši ātros mikrodatoros.
Zinātnieki Ķīnā ir radījuši pasaulē vieglāko materiālu – grafēna aerogelu. Tas ir 7 reizes vieglāks par gaisu – viens kubikmetrs vielas sver tikai 160 g. Grafēna aerogels tiek izveidots, liofilizējot želeju, kas satur grafēnu un nanocaurules.
Uz Mančestras Universitāti,kur strādā Game un Novoselovs, Lielbritānijas valdība ieguldīja 60 miljonus dolāru, lai uz tā bāzes izveidotu Nacionālo grafēna institūtu, kas ļautu valstij būt vienā līmenī ar pasaules labākajiem patentu īpašniekiem - Koreju, Ķīnu un ASV, kas sāka sacensties, lai radītu pasaulē pirmos revolucionāros produktus, kuru pamatā ir jauns materiāls.
Goda nosaukumi un balvas
Eksperiments ar dzīvas vardes magnētisko levitāciju nedeva tādu rezultātu, kādu gaidīja Maikls Berijs un Andrejs Geims. Ig Nobel prēmija viņiem tika piešķirta 2000. gadā
2006. gadā spēle saņēma Scientific American 50 balvu.
2007. gadā Fizikas institūts viņam piešķīra Mota balvu un medaļu. Tajā pašā laikā Geims tika ievēlēts par Karaliskās biedrības locekli.
Game un Novoselovs dalīja 2008. gada Eirofizikas balvu "par oglekļa monatomiskā slāņa atklāšanu un izolēšanu un tā ievērojamo elektronisko īpašību noteikšanu". 2009. gadā viņš saņēma Kerbera balvu.
ASV Nacionālās Zinātņu akadēmijas 2010. gada Andrē Geima Džona Kārtija balva tika piešķirta "par viņa eksperimentālu realizāciju un grafēna, divdimensiju oglekļa formas, izpēti".
Arī 2010. gadā viņš saņēma vienu no sešiem Karaliskās biedrības goda profesoriem un Hjūza medaļu "par revolucionāru grafēna un tā ievērojamo īpašību atklāšanu". Geim ir ieguvis goda doktora grādu no Delftas Tehnoloģiju universitātes, Cīrihes ETH, universitātēmAntverpene un Mančestra.
2010. gadā viņam tika piešķirts Nīderlandes lauvas ordenis par ieguldījumu Nīderlandes zinātnē. 2012. gadā par nopelniem zinātnē Game tika paaugstināts par vecpuišu bruņiniekiem. 2012. gada maijā viņš tika ievēlēts par Amerikas Savienoto Valstu Zinātņu akadēmijas ārvalstu korespondentlocekli
Nobela prēmijas laureāts
Game un Novoselovam tika piešķirta 2010. gada Nobela prēmija fizikā par novatorisko darbu pie grafēna. Uzzinot par balvu, Geims sacīja, ka šogad negaidīja to saņemt un neplāno mainīt savus tuvākos plānus. Mūsdienu fiziķis ir izteicis cerību, ka grafēns un citi divdimensiju kristāli mainīs cilvēces ikdienu tāpat kā plastmasa. Balva padarīja viņu par pirmo cilvēku, kurš vienlaikus ieguvis gan Nobela prēmiju, gan Ig Nobel prēmiju. Lekcija notika 2010. gada 8. decembrī Stokholmas Universitātē.
