Sir Andrey Konstantinovich Geim és membre de la Royal Society, membre de la Universitat de Manchester i físic britànic-holandès nascut a Rússia. Juntament amb Konstantin Novoselov, va ser guardonat amb el Premi Nobel de Física l'any 2010 pel seu treball sobre el grafè. Actualment és professor Regius i director del Centre de Mesociència i Nanotecnologia de la Universitat de Manchester.
Andrey Geim: biografia
Nascuda el 21/10/58 a la família de Konstantin Alekseevich Geim i Nina Nikolaevna Bayer. Els seus pares eren enginyers soviètics d'origen alemany. Segons Geim, l'àvia de la seva mare era jueva i ell patia antisemitisme perquè el seu cognom sona jueu. El joc té un germà Vladislav. L'any 1965 la seva família es va traslladar a Nalchik, on va estudiar en una escola especialitzada en anglès. Després de graduar-se amb honors, va intentar entrar dues vegades al MEPhI, però no va ser acceptat. Després es va presentar a l'Institut de Física i Tecnologia de Moscou, i aquesta vegada va aconseguir entrar. D'acord amb ellSegons ell, els estudiants van estudiar molt: la pressió era tan forta que sovint la gent es trencava i deixava els estudis, i alguns van acabar amb depressió, esquizofrènia i suïcidi.
Carrera acadèmica
Andrey Geim va rebre el seu diploma l'any 1982 i el 1987 es va doctorar en física dels metalls a l'Institut de Física de l'Estat Sòlid de l'Acadèmia Russa de Ciències a Chernogolovka. Segons el científic, en aquell moment no volia seguir aquesta direcció, preferint la física de partícules elementals o l'astrofísica, però avui està satisfet amb la seva elecció.
Game va treballar com a investigador a l'Institut de Tecnologia Microelectrònica de l'Acadèmia Russa de Ciències, i des de 1990 a les Universitats de Nottingham (dues vegades), Bath i Copenhaguen. Segons ell, podia fer recerca a l'estranger, i no ocupar-se de política, per això va decidir abandonar l'URSS.
Treballar als Països Baixos
Andrey Geim va ocupar la seva primera posició a temps complet el 1994, quan es va convertir en professor ajudant a la Universitat de Nijmegen, on va estudiar superconductivitat mesoscòpica. Més tard va rebre la nacionalitat holandesa. Un dels seus estudiants de postgrau va ser Konstantin Novoselov, que es va convertir en el seu principal soci de recerca. No obstant això, segons Geim, la seva carrera acadèmica als Països Baixos estava lluny de ser optimista. Li van oferir càtedras a Nijmegen i Eindhoven, però la va rebutjar perquè trobava el sistema acadèmic holandès massa jeràrquic i ple de mesquines polítiques, és completament diferent del britànic, on tots els empleats són iguals en drets. A la seva conferència del Nobel, Game va dir més tard que aquesta situació era una mica surrealista, ja que fora dels murs de la universitat va ser ben rebut a tot arreu, inclòs el seu supervisor i altres científics.
Modança al Regne Unit
L'any 2001, Game es va convertir en professor de física a la Universitat de Manchester, i el 2002 va ser nomenat director del Manchester Center for Meso-Science and Nanotechnology i professor Langworthy. La seva dona i col·laboradora de molt de temps Irina Grigorieva també es va traslladar a Manchester com a professora. Més tard, Konstantin Novoselov es va unir a ells. Des del 2007, Game és membre sènior del Consell d'Investigació en Enginyeria i Ciències Físiques. El 2010, la Universitat de Nijmegen el va nomenar professor de Materials Innovadors i Nanociència.
Recerca
Game ha trobat una manera senzilla d'aïllar una sola capa d'àtoms de grafit, coneguda com a grafè, en col·laboració amb científics de la Universitat de Manchester i IMT. L'octubre de 2004, el grup va publicar les seves conclusions a la revista Science.
El grafè està format per una capa de carboni, els àtoms de la qual estan disposats en forma d'hexàgons bidimensionals. És el material més prim del món, així com un dels més forts i durs. La substància té molts usos potencials i és una excel·lent alternativa al silici. Un dels primers usos del grafè podria ser el desenvolupament de pantalles tàctils flexibles, va dir Geim. No va patentar el nou material perquè requeriria un certabast i soci de la indústria.
El físic estava desenvolupant un adhesiu biomimètic que es va conèixer com a cinta gecko a causa de la adhesió de les extremitats del gecko. Aquests estudis encara es troben en les seves primeres etapes, però ja donen esperança que en el futur la gent pugui escalar sostres com Spider-Man.
L'any 1997, Game va estudiar els efectes del magnetisme sobre l'aigua, la qual cosa va portar al famós descobriment de la levitació diamagnètica directa de l'aigua, que es va fer molt conegut a causa de la demostració d'una granota en levitació. També va treballar en superconductivitat i física mesoscòpica.
Sobre l'elecció dels temes per a la seva investigació, Game va dir que menysprea l'enfocament de molts que trien una assignatura per al seu doctorat i després continuïn la mateixa assignatura fins a la jubilació. Abans d'aconseguir la seva primera posició a temps complet, va canviar de tema cinc vegades i això li va ajudar a aprendre molt.
En un article de 2001, va nomenar el seu estimat hàmster Tisha com a coautor.
Història del descobriment del grafè
Un vespre de tardor del 2002, Andrey Geim estava pensant en el carboni. Es va especialitzar en materials microscòpicament prims i es va preguntar com es podrien comportar les capes de matèria més fines en determinades condicions experimentals. El grafit, compost de pel·lícules monoatòmiques, era un candidat obvi per a la investigació, però els mètodes estàndard per aïllar mostres ultrafines el sobreescalfarien i el destruirien. So Game va assignar un dels nous estudiants de postgrau, Da Jiang,intenteu obtenir una mostra el més fina possible, fins i tot uns quants centenars de capes d'àtoms, polint un cristall de grafit d'una polzada de mida. Unes setmanes més tard, Jiang va portar un gra de carboni en una placa de Petri. Després d'examinar-ho al microscopi, Game li va demanar que ho tornés a provar. Jiang va dir que això era tot el que quedava del cristall. Mentre Game li va retreure en broma haver netejat una muntanya per aconseguir un gra de sorra, un dels seus majors va veure grups de cinta usada a la paperera, el costat enganxós de la qual estava cobert amb una pel·lícula grisa i lleugerament brillant de residus de grafit.
Als laboratoris de tot el món, els investigadors utilitzen cinta adhesiva per provar les propietats adhesives de mostres experimentals. Les capes de carboni que formen el grafit estan poc lligades (des de 1564, el material s'utilitza en llapis, ja que deixa una marca visible sobre el paper), de manera que la cinta adhesiva separa fàcilment les escates. Game va col·locar un tros de cinta adhesiva sota un microscopi i va trobar que el gruix del grafit era més prim del que havia vist fins ara. En plegar, estrènyer i separar la cinta, va aconseguir aconseguir capes encara més fines.
Game va aconseguir aïllar per primera vegada un material bidimensional: una capa monoatòmica de carboni, que sota un microscopi atòmic sembla una gelosia plana d'hexàgons, que recorda una bresca. Els físics teòrics van anomenar aquesta substància grafè, però no van suposar que es pogués obtenir a temperatura ambient. Els va semblar que el material es desintegraria en boles microscòpiques. En canvi, Game va veure que el grafè es quedava en unpla que ondula a mesura que la matèria s'estabilitza.
Grafè: propietats remarcables
Andrei Game va demanar l'ajuda de l'estudiant de postgrau Konstantin Novoselov i van començar a estudiar una nova substància catorze hores al dia. Durant els dos anys següents, van dur a terme una sèrie d'experiments, durant els quals van descobrir les increïbles propietats del material. A causa de la seva estructura única, els electrons, sense ser influenciats per altres capes, es poden moure a través de la gelosia sense obstacles i amb una rapidesa inusual. La conductivitat del grafè és milers de vegades més gran que la del coure. La primera revelació del joc va ser l'observació d'un pronunciat "efecte de camp" que es produeix en presència d'un camp elèctric, que permet el control de la conducció. Aquest efecte és una de les característiques definitòries del silici utilitzat en els xips d'ordinador. Això suggereix que el grafè podria ser un substitut que els fabricants d'ordinadors han estat buscant durant anys.
El camí cap al reconeixement
Game i Konstantin Novoselov van escriure un article de tres pàgines on descriu els seus descobriments. Va ser rebutjat dues vegades per Nature, amb un revisor que va dir que aïllar un material bidimensional estable era impossible i un altre que no hi veia "progrés científic suficient". Però l'octubre de 2004 es va publicar a la revista Science un article titulat "Efecte de camp elèctric en pel·lícules de carboni gruixudes atòmiques", que va causar una gran impressió als científics: davant els seus ulls, la fantasia es va fer realitat.
Una allau de descobriments
Els laboratoris d'arreu del món van començar a investigar utilitzant la tècnica de la cinta adhesiva de Geim i els científics han identificat altres propietats del grafè. Tot i que era el material més prim de l'univers, era 150 vegades més resistent que l'acer. El grafè va demostrar ser mal·leable, com el cautxú, i es podia estirar fins al 120% de la seva longitud. Gràcies a la investigació de Philip Kim, i després dels científics de la Universitat de Columbia, es va trobar que aquest material és encara més conductor de l'electricitat del que s'havia trobat anteriorment. Kim va posar el grafè al buit on cap altre material podria frenar el moviment de les seves partícules subatòmiques i va demostrar que té "mobilitat" -la velocitat a la qual una càrrega elèctrica viatja a través d'un semiconductor- 250 vegades més ràpid que el silici..
Carrera tecnològica
L'any 2010, sis anys després del descobriment fet per Andrei Geim i Konstantin Novoselov, se'ls va concedir el Premi Nobel després de tot. En aquell moment, els mitjans van qualificar el grafè de "material meravellós", una substància que "podria canviar el món". Va ser abordat per investigadors acadèmics dels camps de la física, l'enginyeria elèctrica, la medicina, la química, etc. Es van emetre patents per a l'ús del grafè en bateries, pantalles flexibles, sistemes de dessalinització d'aigua, cèl·lules solars avançades, microordinadors ultra ràpids.
Científics de la Xina han creat el material més lleuger del món: l'aerogel de grafè. És 7 vegades més lleuger que l'aire: un metre cúbic de matèria només pesa 160 g. L'aerogel de grafè es crea liofilitzant un gel que conté grafè i nanotubs.
A la Universitat de Manchester,on treballen Game i Novoselov, el govern britànic va invertir 60 milions de dòlars per crear el National Graphene Institute sobre la seva base, que permetria al país estar a l'igual dels millors titulars de patents del món: Corea, la Xina i els Estats Units, que van iniciar el cursa per crear els primers productes revolucionaris del món basats en material nou.
Títols i premis honorífics
Un experiment amb la levitació magnètica d'una granota viva no va donar el resultat que esperaven Michael Berry i Andrey Game. El premi Ig Nobel se'ls va concedir l'any 2000
El 2006, Game va rebre el premi Scientific American 50.
L'any 2007, l'Institut de Física li va concedir el Premi i la Medalla Mott. Al mateix temps, Game va ser escollit membre de la Royal Society.
Game i Novoselov van compartir el Premi Eurofísica 2008 "pel descobriment i aïllament de la capa monoatòmica de carboni i la determinació de les seves notables propietats electròniques". El 2009, va rebre el premi Kerber.
El premi Andre Geim John Carthy 2010 de l'Acadèmia Nacional de Ciències dels EUA es va lliurar "per la seva realització experimental i estudi del grafè, una forma bidimensional de carboni".
També l'any 2010, va rebre una de les sis càtedres honoraris de la Royal Society i la medalla Hughes "pel descobriment revolucionari del grafè i les seves propietats notables". Geim ha estat guardonat amb doctorats honoris causa de la Universitat Tecnològica de Delft, ETH Zurich, UniversitatsAnvers i Manchester.
L'any 2010 va rebre l'Ordre del Lleó dels Països Baixos per les seves contribucions a la ciència holandesa. L'any 2012, per serveis a la ciència, Game va ser promogut a cavallers solters. Va ser elegit membre estranger corresponent de l'Acadèmia de Ciències dels Estats Units el maig de 2012
Premi Nobel
Game i Novoselov van rebre el Premi Nobel de Física l'any 2010 pel seu treball pioner sobre el grafè. En conèixer el guardó, Game va dir que no esperava rebre'l aquest any i que no té previst canviar els seus plans immediats. Un físic modern ha expressat l'esperança que el grafè i altres cristalls bidimensionals canviaran la vida quotidiana de la humanitat de la mateixa manera que ho va fer el plàstic. El guardó el va convertir en la primera persona a guanyar alhora el Premi Nobel i el Premi Ig Nobel. La conferència va tenir lloc el 8 de desembre de 2010 a la Universitat d'Estocolm.
