Sir Andrey Konstantinovich Geim è un Fellow della Royal Society, un collega dell'Università di Manchester e un fisico anglo-olandese di origine russa. Insieme a Konstantin Novoselov, è stato insignito del Premio Nobel per la Fisica nel 2010 per il suo lavoro sul grafene. Attualmente è Regius Professor e Direttore del Center for Meso-Science and Nanotechnology presso l'Università di Manchester.
Andrey Geim: biografia
Nato il 21/10/58 nella famiglia di Konstantin Alekseevich Geim e Nina Nikolaevna Bayer. I suoi genitori erano ingegneri sovietici di origine tedesca. Secondo Geim, la nonna di sua madre era ebrea e soffriva di antisemitismo perché il suo cognome suonava ebreo. Il gioco ha un fratello Vladislav. Nel 1965 la sua famiglia si trasferì a Nalchik, dove studiò in una scuola specializzata in inglese. Dopo essersi laureato con lode, ha tentato due volte di entrare in MEPhI, ma non è stato accettato. Quindi fece domanda all'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca e questa volta riuscì ad entrare. Secondo luiSecondo lui, gli studenti hanno studiato molto duramente - la pressione era così forte che spesso le persone crollavano e lasciavano gli studi, e alcuni finivano con depressione, schizofrenia e suicidio.
Carriera accademica
Andrey Geim ha conseguito il diploma nel 1982 e nel 1987 ha conseguito un dottorato di ricerca in fisica dei metalli presso l'Istituto di fisica dello stato solido dell'Accademia delle scienze russa a Chernogolovka. Secondo lo scienziato, a quel tempo non voleva perseguire questa direzione, preferendo la fisica delle particelle elementari o l'astrofisica, ma oggi è soddisfatto della sua scelta.
Game ha lavorato come ricercatore presso l'Istituto di tecnologia microelettronica presso l'Accademia delle scienze russa e dal 1990 presso le università di Nottingham (due volte), Bath e Copenaghen. Secondo lui, poteva fare ricerca all'estero e non occuparsi di politica, motivo per cui ha deciso di lasciare l'URSS.
Lavorare nei Paesi Bassi
Andrey Geim ha assunto la sua prima posizione a tempo pieno nel 1994, quando è diventato assistente professore all'Università di Nijmegen, dove ha studiato la superconduttività mesoscopica. In seguito ha ricevuto la cittadinanza olandese. Uno dei suoi studenti laureati era Konstantin Novoselov, che divenne il suo principale partner di ricerca. Tuttavia, secondo Geim, la sua carriera accademica nei Paesi Bassi è stata tutt' altro che rosea. Gli furono offerte cattedre a Nijmegen e Eindhoven, ma rifiutò perché trovava il sistema accademico olandese troppo gerarchico e pieno di meschine politiche, è completamente diverso da quello britannico, dove ogni dipendente ha uguali diritti. Nella sua conferenza per il Nobel, Game in seguito ha affermato che questa situazione era un po' surreale, poiché fuori dalle mura dell'università è stato accolto calorosamente ovunque, incluso il suo supervisore e altri scienziati.
Trasferirsi nel Regno Unito
Nel 2001, Game è diventato professore di fisica all'Università di Manchester e nel 2002 è stato nominato Direttore del Manchester Center for Meso-Science and Nanotechnology e Professor Langworthy. Anche sua moglie e collaboratrice di lunga data Irina Grigorieva si è trasferita a Manchester come insegnante. Successivamente Konstantin Novoselov si unì a loro. Dal 2007, Game è Senior Fellow presso l'Engineering and Physical Science Research Council. Nel 2010, l'Università di Nijmegen lo ha nominato Professore di Materiali Innovativi e Nanoscienze.
Ricerca
Il gioco ha trovato un modo semplice per isolare un singolo strato di atomi di grafite, noto come grafene, in collaborazione con scienziati dell'Università di Manchester e IMT. Nell'ottobre 2004, il gruppo ha pubblicato i risultati sulla rivista Science.
Il grafene è costituito da uno strato di carbonio, i cui atomi sono disposti sotto forma di esagoni bidimensionali. È il materiale più sottile al mondo, nonché uno dei più resistenti e duri. La sostanza ha molti potenziali usi ed è un'ottima alternativa al silicio. Uno dei primi usi del grafene potrebbe essere lo sviluppo di touchscreen flessibili, ha affermato Geim. Non brevettò il nuovo materiale perché ne richiederebbe una certaambito e partner nel settore.
Il fisico stava sviluppando un adesivo biomimetico che divenne noto come gecko tape a causa della viscosità degli arti del geco. Questi studi sono ancora nelle fasi iniziali, ma fanno già sperare che in futuro le persone saranno in grado di scalare soffitti come Spider-Man.
Nel 1997, Game studiò gli effetti del magnetismo sull'acqua, che portò alla famosa scoperta della levitazione diamagnetica diretta dell'acqua, che divenne ampiamente nota grazie alla dimostrazione di una rana levitante. Ha anche lavorato sulla superconduttività e sulla fisica mesoscopica.
Sulla scelta delle materie per la sua ricerca, Game ha detto che disprezza l'approccio di molti che scelgono una materia per il loro dottorato e poi continuano la stessa materia fino al pensionamento. Prima di ottenere la sua prima posizione a tempo pieno, ha cambiato argomento cinque volte e questo lo ha aiutato a imparare molto.
In un articolo del 2001, ha nominato il suo amato criceto Tisha come coautore.
Storia della scoperta del grafene
Una sera d'autunno del 2002 Andrey Geim stava pensando al carbonio. Si specializzò in materiali microscopicamente sottili e si chiese come potessero comportarsi gli strati più sottili di materia in determinate condizioni sperimentali. La grafite, composta da film monoatomici, era un candidato ovvio per la ricerca, ma i metodi standard per isolare campioni ultrasottili si surriscalderebbero e la distruggerebbero. Quindi Game ha assegnato a uno dei nuovi studenti laureati, Da Jiang,cerca di ottenere un campione il più sottile possibile, anche di poche centinaia di strati di atomi, lucidando un cristallo di grafite delle dimensioni di un pollice. Poche settimane dopo, Jiang portò un granello di carbonio in una capsula di Petri. Dopo averlo esaminato al microscopio, Game gli ha chiesto di riprovare. Jiang disse che questo era tutto ciò che restava del cristallo. Mentre Game lo rimproverava scherzosamente di aver pulito una montagna per ottenere un granello di sabbia, uno dei suoi anziani ha visto dei grumi di nastro adesivo usato nel cestino, il cui lato appiccicoso era ricoperto da una pellicola grigia e leggermente lucida di residui di grafite.
Nei laboratori di tutto il mondo, i ricercatori utilizzano il nastro adesivo per testare le proprietà adesive di campioni sperimentali. Gli strati di carbonio che compongono la grafite sono legati in modo lasco (dal 1564 il materiale è stato utilizzato nelle matite, poiché lascia un segno visibile sulla carta), in modo che il nastro adesivo separi facilmente le squame. Game mise un pezzo di nastro adesivo al microscopio e scoprì che lo spessore della grafite era più sottile di quello che aveva visto finora. Piegando, stringendo e separando il nastro, è riuscito a ottenere strati ancora più sottili.
Il gioco è riuscito a isolare per la prima volta un materiale bidimensionale: uno strato monoatomico di carbonio, che al microscopio atomico appare come un reticolo piatto di esagoni, che ricorda un nido d'ape. I fisici teorici chiamavano tale sostanza grafene, ma non presumevano che potesse essere ottenuta a temperatura ambiente. Sembrava loro che il materiale si sarebbe disintegrato in palline microscopiche. Invece, Game ha visto che il grafene è rimasto in unopiano che si increspa mentre la materia si stabilizza.
Grafene: proprietà straordinarie
Andrei Game ha chiesto l'aiuto dello studente laureato Konstantin Novoselov e hanno iniziato a studiare una nuova sostanza quattordici ore al giorno. Nei due anni successivi hanno condotto una serie di esperimenti, durante i quali hanno scoperto le incredibili proprietà del materiale. A causa della sua struttura unica, gli elettroni, senza essere influenzati da altri strati, possono muoversi attraverso il reticolo senza ostacoli e insolitamente veloci. La conduttività del grafene è migliaia di volte maggiore di quella del rame. La prima rivelazione del gioco è stata l'osservazione di un pronunciato "effetto di campo" che si verifica in presenza di un campo elettrico, che consente il controllo della conduzione. Questo effetto è una delle caratteristiche distintive del silicio utilizzato nei chip dei computer. Ciò suggerisce che il grafene potrebbe essere un sostituto che i produttori di computer stavano cercando da anni.
La strada verso il riconoscimento
Game e Konstantin Novoselov hanno scritto un documento di tre pagine che descrive le loro scoperte. È stato rifiutato due volte da Nature, con un revisore che affermava che isolare un materiale bidimensionale stabile era impossibile e un altro che non vedeva "progressi scientifici sufficienti" in esso. Ma nell'ottobre 2004, un articolo intitolato "Electric Field Effect in Atomically Thick Carbon Films" è stato pubblicato sulla rivista Science, facendo una grande impressione sugli scienziati: davanti ai loro occhi, la fantasia è diventata re altà.
Una valanga di scoperte
I laboratori di tutto il mondo hanno iniziato la ricerca utilizzando la tecnica del nastro adesivo di Geim e gli scienziati hanno identificato altre proprietà del grafene. Sebbene fosse il materiale più sottile dell'universo, era 150 volte più resistente dell'acciaio. Il grafene si è dimostrato malleabile, come la gomma, e potrebbe allungarsi fino al 120% della sua lunghezza. Grazie alla ricerca di Philip Kim, e poi degli scienziati della Columbia University, si è scoperto che questo materiale è ancora più elettricamente conduttivo di quanto trovato in precedenza. Kim ha messo il grafene nel vuoto dove nessun altro materiale potrebbe rallentare il movimento delle sue particelle subatomiche e ha dimostrato che ha "mobilità" - la velocità con cui una carica elettrica viaggia attraverso un semiconduttore - 250 volte più veloce del silicio.
Gara tecnologica
Nel 2010, sei anni dopo la scoperta fatta da Andrei Geim e Konstantin Novoselov, dopotutto è stato assegnato loro il Premio Nobel. A quel tempo, i media chiamavano il grafene un "materiale meraviglioso", una sostanza che "potrebbe cambiare il mondo". È stato avvicinato da ricercatori accademici nei campi della fisica, dell'ingegneria elettrica, della medicina, della chimica, ecc. Sono stati rilasciati brevetti per l'uso del grafene in batterie, schermi flessibili, sistemi di desalinizzazione dell'acqua, celle solari avanzate, microcomputer ultraveloci.
Gli scienziati in Cina hanno creato il materiale più leggero al mondo: l'aerogel di grafene. È 7 volte più leggero dell'aria: un metro cubo di materia pesa solo 160 g L'aerogel di grafene viene creato mediante liofilizzazione di un gel contenente grafene e nanotubi.
All'Università di Manchester,dove lavorano Game e Novoselov, il governo britannico ha investito 60 milioni di dollari per creare il National Graphene Institute sulla sua base, che consentirebbe al paese di essere alla pari con i migliori detentori di brevetti del mondo: Corea, Cina e Stati Uniti, che ha iniziato il gareggia per creare i primi prodotti rivoluzionari al mondo basati su nuovi materiali.
Titoli onorari e premi
Un esperimento con la levitazione magnetica di una rana viva non ha portato proprio il risultato che Michael Berry e Andrey Game si aspettavano. Il Premio Ig Nobel è stato loro assegnato nel 2000
Nel 2006 Game ha ricevuto il premio Scientific American 50.
Nel 2007, l'Istituto di Fisica gli ha conferito il Premio Mott e la Medaglia. Allo stesso tempo, Game è stato eletto membro della Royal Society.
Game e Novoselov hanno condiviso il Premio Eurofisica 2008 "per la scoperta e l'isolamento dello strato monoatomico del carbonio e la determinazione delle sue notevoli proprietà elettroniche". Nel 2009 ha ricevuto il Kerber Award.
L'Andre Geim John Carthy Award 2010 della National Academy of Sciences degli Stati Uniti è stato assegnato "per la sua realizzazione sperimentale e lo studio del grafene, una forma bidimensionale di carbonio."
Anche nel 2010, ha ricevuto una delle sei cattedre onorarie della Royal Society e la Medaglia Hughes "per la scoperta rivoluzionaria del grafene e delle sue straordinarie proprietà". Geim ha ricevuto lauree honoris causa dalla Delft University of Technology, ETH Zurigo, UniversitàAnversa e Manchester.
Nel 2010 è stato insignito dell'Ordine del Leone dei Paesi Bassi per i suoi contributi alla scienza olandese. Nel 2012, per i servizi alla scienza, Game è stato promosso a scapolo. È stato eletto membro corrispondente dall'estero dell'Accademia delle scienze degli Stati Uniti nel maggio 2012
Premio Nobel
Game e Novoselov hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica 2010 per il loro lavoro pionieristico sul grafene. Sentendo parlare del premio, Game ha detto che non si aspettava di riceverlo quest'anno e non ha intenzione di cambiare i suoi piani immediati. Un fisico moderno ha espresso la speranza che il grafene e altri cristalli bidimensionali cambieranno la vita quotidiana dell'umanità allo stesso modo della plastica. Il premio lo ha reso la prima persona a vincere contemporaneamente il Premio Nobel e il Premio Ig Nobel. La conferenza si è svolta l'8 dicembre 2010 presso l'Università di Stoccolma.
