სერ ანდრეი კონსტანტინოვიჩ გეიმი არის სამეფო საზოგადოების წევრი, მანჩესტერის უნივერსიტეტის თანამშრომელი და რუსი წარმოშობის ბრიტანულ-ჰოლანდიელი ფიზიკოსი. კონსტანტინე ნოვოსელოვთან ერთად 2010 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიკაში გრაფენზე მუშაობისთვის. ის ამჟამად არის პროფესორი და მანჩესტერის უნივერსიტეტის მეზომეცნიერებისა და ნანოტექნოლოგიის ცენტრის დირექტორი.
ანდრეი გეიმი: ბიოგრაფია
დაიბადა 21/10/58 კონსტანტინე ალექსეევიჩ გეიმის და ნინა ნიკოლაევნა ბაიერის ოჯახში. მისი მშობლები გერმანული წარმოშობის საბჭოთა ინჟინრები იყვნენ. გეიმის თქმით, მისი დედის ბებია ებრაელი იყო და ის ანტისემიტიზმით იტანჯებოდა, რადგან მისი გვარი ებრაულად ჟღერს. თამაშს ჰყავს ძმა ვლადისლავი. 1965 წელს მისი ოჯახი საცხოვრებლად ნალჩიკში გადავიდა, სადაც სწავლობდა ინგლისურის სპეციალობით სკოლაში. წარჩინებით დამთავრების შემდეგ მან ორჯერ სცადა MEPhI-ში შესვლა, მაგრამ არ მიიღეს. შემდეგ მოსკოვის ფიზიკა-ტექნოლოგიის ინსტიტუტში ჩააბარა და ამჯერად შესვლა მოახერხა. მისი თქმითმისივე თქმით, სტუდენტები ძალიან მძიმედ სწავლობდნენ - ზეწოლა იმდენად ძლიერი იყო, რომ ხშირად ადამიანები იშლებოდნენ და ტოვებდნენ სწავლას, ზოგი კი დეპრესიით, შიზოფრენიით და თვითმკვლელობით მთავრდებოდა.
აკადემიური კარიერა
ანდრეი გეიმმა მიიღო დიპლომი 1982 წელს, ხოლო 1987 წელს გახდა დოქტორი ლითონის ფიზიკის მიმართულებით რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის მყარი მდგომარეობის ფიზიკის ინსტიტუტში ჩერნოგოლოვკაში. მეცნიერის თქმით, მაშინ მას არ სურდა ამ მიმართულების გაყოლა, ამჯობინებდა ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკას ან ასტროფიზიკას, დღეს კი კმაყოფილია თავისი არჩევანით.
გეიმი მუშაობდა მკვლევრად რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის მიკროელექტრონული ტექნოლოგიების ინსტიტუტში, ხოლო 1990 წლიდან ნოტინჰემის (ორჯერ), ბატისა და კოპენჰაგენის უნივერსიტეტებში. მისი თქმით, მას შეეძლო კვლევების გაკეთება საზღვარგარეთ და არა პოლიტიკასთან შეხება, რის გამოც გადაწყვიტა სსრკ-ს დატოვება.
მუშაობა ნიდერლანდებში
ანდრეი გეიმმა დაიკავა თავისი პირველი სრულ განაკვეთზე თანამდებობა 1994 წელს, როდესაც გახდა ასისტენტ-პროფესორი ნიჟმეგენის უნივერსიტეტში, სადაც სწავლობდა მეზოსკოპურ ზეგამტარობას. მოგვიანებით მან მიიღო ჰოლანდიის მოქალაქეობა. მისი ერთ-ერთი კურსდამთავრებული იყო კონსტანტინე ნოვოსელოვი, რომელიც გახდა მისი მთავარი კვლევითი პარტნიორი. თუმცა, გეიმის თქმით, მისი აკადემიური კარიერა ნიდერლანდებში შორს იყო ვარდისფერი. მას შესთავაზეს პროფესორის თანამდებობა ნიჟმეგენსა და ეინდჰოვენში, მაგრამ მან უარი თქვა, რადგან ჰოლანდიური აკადემიური სისტემა ზედმეტად იერარქიული და წვრილმანი პოლიტიკით სავსე აღმოჩნდა, ის სრულიად განსხვავდება ბრიტანულისგან, სადაც ყველა თანამშრომელი თანაბარია უფლებებში.თავის ნობელის ლექციაზე გეიმ მოგვიანებით თქვა, რომ ეს სიტუაცია ცოტა სიურეალისტური იყო, რადგან უნივერსიტეტის კედლების გარეთ მას ყველგან თბილად ხვდებოდნენ, მათ შორის მის ხელმძღვანელს და სხვა მეცნიერებს.
გადასვლა დიდ ბრიტანეთში
2001 წელს გეი გახდა მანჩესტერის უნივერსიტეტის ფიზიკის პროფესორი, ხოლო 2002 წელს დაინიშნა მანჩესტერის მეზომეცნიერებისა და ნანოტექნოლოგიის ცენტრის დირექტორად და პროფესორ ლენგვორტი. მისი მეუღლე და დიდი ხნის თანამშრომელი ირინა გრიგორიევაც მანჩესტერში გადავიდა მასწავლებლად. მოგვიანებით მათ შეუერთდა კონსტანტინე ნოვოსელოვი. 2007 წლიდან გეი არის საინჟინრო და ფიზიკურ მეცნიერებათა კვლევის საბჭოს უფროსი თანამშრომელი. 2010 წელს ნიჟმეგენის უნივერსიტეტმა დანიშნა ის ინოვაციური მასალებისა და ნანომეცნიერების პროფესორად.
კვლევა
Game-მა მანჩესტერსა და IMT-ის უნივერსიტეტის მეცნიერებთან თანამშრომლობით იპოვა გრაფიტის ატომების ერთი ფენის, გრაფენის სახელით ცნობილი იზოლაციის მარტივი გზა. 2004 წლის ოქტომბერში ჯგუფმა გამოაქვეყნა თავისი დასკვნები ჟურნალში Science.
გრაფენი შედგება ნახშირბადის ფენისგან, რომლის ატომები განლაგებულია ორგანზომილებიანი ექვსკუთხედების სახით. ეს არის ყველაზე თხელი მასალა მსოფლიოში, ასევე ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი და მყარი. ნივთიერებას აქვს მრავალი პოტენციური გამოყენება და არის სილიკონის შესანიშნავი ალტერნატივა. გრაფენის ერთ-ერთი პირველი გამოყენება შეიძლება იყოს მოქნილი სენსორული ეკრანების განვითარება, თქვა გეიმმა. მან არ დააპატენტა ახალი მასალა, რადგან მას გარკვეული დასჭირდებასფერო და პარტნიორი ინდუსტრიაში.
ფიზიკოსი ავითარებდა ბიომიმეტურ წებოვანს, რომელიც ცნობილი გახდა როგორც გეკოს ლენტი გეკოს კიდურების წებოვნების გამო. ეს კვლევები ჯერ კიდევ ადრეულ ეტაპზეა, მაგრამ უკვე იძლევა იმედს, რომ მომავალში ადამიანები შეძლებენ ჭერზე ასვლას, როგორც ადამიანი-ობობა.
1997 წელს გეიმ შეისწავლა მაგნეტიზმის გავლენა წყალზე, რამაც გამოიწვია წყლის პირდაპირი დიამაგნიტური ლევიტაციის ცნობილი აღმოჩენა, რომელიც ფართოდ გახდა ცნობილი ლევიტაციური ბაყაყის დემონსტრირების გამო. ის ასევე მუშაობდა ზეგამტარობასა და მეზოსკოპურ ფიზიკაზე.
მისი კვლევისთვის საგნების არჩევის შესახებ, გეიმ თქვა, რომ მას სძულს მიდგომა, როცა ბევრი ადამიანი ირჩევს საგანს დოქტორანტობისთვის და შემდეგ აგრძელებს იმავე საგანს პენსიაზე გასვლამდე. სანამ პირველ სრულ განაკვეთზე დაიკავებდა, მან ხუთჯერ შეცვალა საგანი და ეს დაეხმარა მას ბევრი რამის სწავლაში.
2001 წლის ნაშრომში მან დაასახელა თავისი საყვარელი ზაზუნა ტიშა თანაავტორად.
გრაფინის აღმოჩენის ისტორია
2002 წლის ერთ შემოდგომის საღამოს ანდრეი გეიმი ფიქრობდა ნახშირბადზე. ის სპეციალიზირებული იყო მიკროსკოპულად თხელ მასალებში და აინტერესებდა, როგორ შეიძლება იქცეოდნენ მატერიის ყველაზე თხელი ფენები გარკვეულ ექსპერიმენტულ პირობებში. გრაფიტი, რომელიც შედგება მონაატომური ფილმებისგან, იყო კვლევის აშკარა კანდიდატი, მაგრამ ულტრა თხელი ნიმუშების იზოლირების სტანდარტული მეთოდები გადახურდება და ანადგურებს მას. ასე რომ, თამაშმა დაავალა ერთ-ერთ ახალ კურსდამთავრებულ სტუდენტს, და ჯიანგს,შეეცადეთ მიიღოთ რაც შეიძლება თხელი ნიმუში, თუნდაც ატომების რამდენიმე ასეული ფენა, გრაფიტის კრისტალის ერთი ინჩის ზომის გაპრიალებით. რამდენიმე კვირის შემდეგ ჯიანგმა პეტრის ჭურჭელში ნახშირბადის მარცვალი მოიტანა. მიკროსკოპის ქვეშ გამოკვლევის შემდეგ გეიმ სთხოვა მას ხელახლა ცდა. ჯიანგმა თქვა, რომ ეს იყო ყველაფერი, რაც დარჩა ბროლისგან. სანამ გეიი ხუმრობით უსაყვედურებდა მას, რომ ქვიშის მარცვლის მისაღებად მთა მოიწმინდა, მისმა ერთ-ერთმა უფროსმა ნაგვის კალათაში დაინახა გამოყენებული ლენტი, რომლის წებოვანი მხარე დაფარული იყო ნაცრისფერი, ოდნავ ბზინვარე გრაფიტის ნარჩენებით.
მსოფლიოში ლაბორატორიებში მკვლევარები იყენებენ ლენტს ექსპერიმენტული ნიმუშების წებოვანი თვისებების შესამოწმებლად. ნახშირბადის ფენები, რომლებიც ქმნიან გრაფიტს, თავისუფლად არის შეკრული (1564 წლიდან მასალა გამოიყენება ფანქრებში, რადგან ის ტოვებს თვალსაჩინო კვალს ქაღალდზე), ისე, რომ წებოვანი ლენტი ადვილად გამოყოფს სასწორებს. გეიმ მიკროსკოპის ქვეშ მოათავსა წებოვანი ლენტი და აღმოაჩინა, რომ გრაფიტის სისქე იმაზე თხელი იყო, ვიდრე აქამდე ნახა. ლენტის დაკეცვით, გაწელვით და გახევით მან მოახერხა კიდევ უფრო თხელი ფენების მიღწევა.
თამაშმა პირველად მოახერხა ორგანზომილებიანი მასალის იზოლირება: ნახშირბადის მონოატომური ფენა, რომელიც ატომური მიკროსკოპის ქვეშ ექვსკუთხედების ბრტყელ გისოსს ჰგავს, რომელიც თაფლის ჭურჭელს მოგაგონებთ. თეორიული ფიზიკოსები ასეთ ნივთიერებას გრაფენს უწოდებდნენ, მაგრამ ისინი არ თვლიდნენ, რომ მისი მიღება ოთახის ტემპერატურაზე შეიძლებოდა. მათ ეჩვენებოდათ, რომ მასალა მიკროსკოპულ ბურთებად დაიშლებოდა. ამის ნაცვლად, გეიმ დაინახა, რომ გრაფენი დარჩა ერთშითვითმფრინავი, რომელიც ტალღავს მატერიის სტაბილიზაციისას.
გრაფენი: შესანიშნავი თვისებები
Andrei Game-მა მიმართა კურსდამთავრებულს კონსტანტინე ნოვოსელოვს და მათ დაიწყეს ახალი ნივთიერების შესწავლა დღეში თოთხმეტი საათის განმავლობაში. მომდევნო ორი წლის განმავლობაში მათ ჩაატარეს ექსპერიმენტების სერია, რომლის დროსაც აღმოაჩინეს მასალის საოცარი თვისებები. თავისი უნიკალური სტრუქტურის გამო, ელექტრონებს, სხვა ფენების გავლენის გარეშე, შეუძლიათ გისოსში გადაადგილება შეუფერხებლად და უჩვეულოდ სწრაფად. გრაფენის გამტარობა ათასჯერ აღემატება სპილენძის გამტარობას. თამაშის პირველი გამოცხადება იყო გამოხატული "ველის ეფექტის" დაკვირვება, რომელიც ხდება ელექტრული ველის თანდასწრებით, რაც საშუალებას იძლევა აკონტროლოთ გამტარობა. ეს ეფექტი არის სილიციუმის ერთ-ერთი განმსაზღვრელი მახასიათებელი, რომელიც გამოიყენება კომპიუტერულ ჩიპებში. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ გრაფინი შეიძლება იყოს შემცვლელი, რომელსაც კომპიუტერების მწარმოებლები წლების განმავლობაში ეძებდნენ.
გზა აღიარებისაკენ
Game-მ და კონსტანტინე ნოვოსელოვმა დაწერეს სამგვერდიანი ნაშრომი, სადაც აღწერილია მათი აღმოჩენები. ის ორჯერ უარყო Nature-მა, ერთმა მიმომხილველმა თქვა, რომ სტაბილური ორგანზომილებიანი მასალის იზოლირება შეუძლებელი იყო, ხოლო მეორემ ვერ ნახა მასში „საკმარისი სამეცნიერო პროგრესი“. მაგრამ 2004 წლის ოქტომბერში ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა სტატია სათაურით "ელექტრული ველის ეფექტი ატომურად სქელ ნახშირბადის ფილმებში", რომელმაც დიდი შთაბეჭდილება მოახდინა მეცნიერებზე - მათ თვალწინ ფანტაზია რეალობად იქცა.
აღმოჩენების ზვავი
მთელს მსოფლიოში ლაბორატორიებმა დაიწყეს კვლევა Geim-ის წებოვანი ლენტის ტექნიკის გამოყენებით და მეცნიერებმა გრაფინის სხვა თვისებები გამოავლინეს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს იყო ყველაზე თხელი მასალა სამყაროში, ის ფოლადზე 150-ჯერ ძლიერი იყო. გრაფენი რეზინის მსგავსად ელასტიური აღმოჩნდა და მისი სიგრძის 120%-მდე გაჭიმვა. ფილიპ კიმის, შემდეგ კი კოლუმბიის უნივერსიტეტის მეცნიერების გამოკვლევის წყალობით, აღმოჩნდა, რომ ეს მასალა კიდევ უფრო ელექტროგამტარია, ვიდრე ადრე იყო ნაპოვნი. კიმმა გრაფენი ჩააყენა ვაკუუმში, სადაც ვერც ერთი მასალა ვერ შეანელებდა მისი სუბატომური ნაწილაკების მოძრაობას და აჩვენა, რომ მას აქვს „მობილურობა“- სიჩქარე, რომლითაც ელექტრული მუხტი მოძრაობს ნახევარგამტარში - 250-ჯერ უფრო სწრაფად ვიდრე სილიციუმი.
ტექნიკური რბოლა
2010 წელს, ანდრეი გეიმის და კონსტანტინე ნოვოსელოვის აღმოჩენიდან ექვსი წლის შემდეგ, ბოლოს და ბოლოს მათ მიენიჭათ ნობელის პრემია. იმ დროს მედია გრაფენს უწოდებდა „საოცარ მასალას“, ნივთიერებას, რომელსაც „შეიძლება შეცვალოს სამყარო“. მას მიმართეს აკადემიური მკვლევარები ფიზიკის, ელექტროინჟინერიის, მედიცინის, ქიმიის და ა.შ. დარგებში. გაიცა პატენტები გრაფენის გამოყენებაზე ბატარეებში, მოქნილ ეკრანებში, წყლის გამწმენდი სისტემებში, მოწინავე მზის უჯრედებში, ულტრა სწრაფ მიკროკომპიუტერებში.
ჩინეთში მეცნიერებმა შექმნეს მსოფლიოში ყველაზე მსუბუქი მასალა - გრაფენის აეროგელი. ის ჰაერზე 7-ჯერ მსუბუქია - მატერიის ერთი კუბური მეტრი იწონის მხოლოდ 160 გ. გრაფენის აეროგელი იქმნება გრაფენისა და ნანომილების შემცველი გელის გაყინვით გაშრობით.
მანჩესტერის უნივერსიტეტში,სადაც Game და Novoselov მუშაობენ, ბრიტანეთის მთავრობამ ჩადო 60 მილიონი დოლარის ინვესტიცია მის ბაზაზე გრაფენის ეროვნული ინსტიტუტის შესაქმნელად, რაც საშუალებას მისცემს ქვეყანას თანაბარი ყოფილიყო მსოფლიოს საუკეთესო პატენტის მფლობელებთან - კორეასთან, ჩინეთთან და შეერთებულ შტატებთან, რომლებმაც დაიწყეს მუშაობა. იბრძოლეთ მსოფლიოში პირველი რევოლუციური პროდუქტების შესაქმნელად ახალი მასალის საფუძველზე.
საპატიო ტიტულები და ჯილდოები
ცოცხალი ბაყაყის მაგნიტური ლევიტაციის ექსპერიმენტმა არ მოიტანა ისეთი შედეგი, რასაც მაიკლ ბერი და ანდრეი გეი ელოდნენ. იგნობელის პრემია მათ 2000 წელს გადაეცათ
2006 წელს თამაშმა მიიღო Scientific American 50 ჯილდო.
2007 წელს ფიზიკის ინსტიტუტმა მიანიჭა მოტის პრემია და მედალი. ამავე დროს, თამაში აირჩიეს სამეფო საზოგადოების წევრად.
გეიმ და ნოვოსელოვმა გაიზიარეს 2008 წლის ევროფიზიკის პრიზი "ნახშირბადის ერთატომური ფენის აღმოჩენისა და იზოლაციისთვის და მისი შესანიშნავი ელექტრონული თვისებების განსაზღვრისთვის." 2009 წელს მან მიიღო კერბერის ჯილდო.
2010 ანდრე გეიმ ჯონ კარტის ჯილდო აშშ-ს მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიისგან მიენიჭა "გრაფენის, ნახშირბადის ორგანზომილებიანი ფორმის ექსპერიმენტული რეალიზაციისა და შესწავლისთვის."
ასევე 2010 წელს, მან მიიღო სამეფო საზოგადოების ექვსი საპატიო პროფესორის თანამდებობა და ჰიუზის მედალი "გრაფენისა და მისი შესანიშნავი თვისებების რევოლუციური აღმოჩენისთვის". გეიმს მიენიჭა საპატიო დოქტორის წოდება დელფტის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის, ETH ციურიხის უნივერსიტეტებიდანანტვერპენი და მანჩესტერი.
2010 წელს დაჯილდოვდა ნიდერლანდების ლომის ორდენით ჰოლანდიურ მეცნიერებაში შეტანილი წვლილისთვის. 2012 წელს, მეცნიერებისთვის გაწეული სამსახურისთვის, გეიმი მიენიჭა ბაკალავრიატის რაინდებს. იგი აირჩიეს შეერთებული შტატების მეცნიერებათა აკადემიის უცხოელ წევრ-კორესპონდენტად 2012 წლის მაისში
ნობელის პრემიის ლაურეატი
გეიმს და ნოვოსელოვს მიენიჭათ 2010 წლის ნობელის პრემია ფიზიკაში გრაფენის პიონერული მუშაობისთვის. ჯილდოს შესახებ გაგონებაზე გეიმ თქვა, რომ არ ელოდა მის მიღებას წელს და არ აპირებს შეცვალოს თავისი უახლოესი გეგმები. თანამედროვე ფიზიკოსმა გამოთქვა იმედი, რომ გრაფენი და სხვა ორგანზომილებიანი კრისტალები კაცობრიობის ყოველდღიურ ცხოვრებას ისევე შეცვლიან, როგორც პლასტმასმა. ამ ჯილდომ იგი გახდა პირველი ადამიანი, ვინც ერთდროულად მოიპოვა როგორც ნობელის პრემია, ასევე Ig Nobel-ის პრემია. ლექცია გაიმართა 2010 წლის 8 დეკემბერს სტოკჰოლმის უნივერსიტეტში.
