НОБЕЛЕВСКИЕ ЛАУРЕАТЫ ПО ФИЗИКЕ ЗА 2010 ГОД
Андрей Гейм |
Константин Новоселов |
За выдающиеся успехи в науке, а точнее за «основополагающие эксперименты по созданию двумерного материала графен» Андрей Гейм и Константин Новоселов , профессора Манчестерского университета, награждены Нобелевской премией по физике за 2010 год.
Лауреаты Нобелевской премии являются выходцами из России: 52-летний Андрей Гейм - уроженец города Сочи(в настоящее время гражданин Нидерландов) и 36-летний Константин Новоселов - из Нижнего Тагила (ныне гражданин РФ и Великобритании), оба до эмиграции из России, закончив Московский физико-технический институт, работали в Институте проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, а позднее в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов в подмосковной Черноголовке.
Андрей Гейм и Константин Новосёлов в 2004 году открыли новый материал «графен».
Графен – это слой графита толщиной в один атом, то есть уникальное соединение углерода в виде сверхтонкой пленки толщиной всего в один атом. Атомы этой пленки соединены в гексагональную двумерную кристаллическую решетку.
Тончайший материал показал фантастические свойства!
Графен обладает неимоверной прочностью (в 100 раз больше, чем у стали), имеет сверхвысокую электропроводимость (как у меди), а теплопроводность нового материала выше, чем у всех ныне известных, при всех названных качествах графен практически прозрачен.
Интересно, что физики –открыватели графена «добывали» новый материал из кусков графита, который используется в обычных простых карандашах, с помощью обыкновенного микроскопа и обыкновенной клейкой ленты: приложил к графиту скотч - оторвал, рассмотрел в микроскоп – а там пластиночки-монослои.
Как это кажется теперь просто! Но нужна была идея!
Константин Новосёлов заявил: «В моей жизни было слишком много графена – я работаю над ним уже 7 лет …».
Своё открытие учёные представили 6 лет назад - в 2004 году. А в 2008 году их наградили престижной премией Европейского физического общества Europhysics Prize.
Изучение свойств графена и его поведения предоставило целый ряд возможностей для самых разнообразных областей.
Практически прозрачный проводник графен подходит для производства прозрачных сенсорных экранов, световых панелей, солнечных батарей и электрохимических источников тока, для изготовления высокочастотных транзисторов мобильных телефонов и сверхбыстрых оптических датчиков в оптоволоконной связи.
В настоящее время ширятся открывающиеся возможности практического применения графена.
По заявлению одного из авторов открытия, в ближайшие годы на рынке появится первое устройство, созданное с применением инновационного материала графена. Это будет мобильный телефон с принципиально новым сенсорным экраном.
Жорес Алферов, академик, вице-президент РАН, лауреат Нобелевской премии по физике отметил: "Считайте, что это новый прорыв в нанотехнологии и нанофизике".
Создание графена может в ближайшее время привести к появлению нового класса наноэлектроники с рекордно маленькой толщиной транзисторов – до 10 нм.
В случае применения графена можно увеличить быстродействие компьютеров в тысячи раз.
Ведь графен имеет высокую электропроводность, и благодаря своему внутреннему строению почти не задерживает пролетающие через него свободные электроны (очень низкое сопротивление электрическому току). При использовании графена можно намного уменьшить размеры электронных устройств, например, транзисторов, и значительно повысить их быстроту срабатывания.
При малых размерах и высокой частоте срабатывания устройств на одно из первых проблемных мест выходит их перегрев. Но и здесь графен по сравнению с кремнием является просто спасителем, благодаря высокой теплопроводности графеновые устройства могут эффективно обеспечивать своевременный теплоотвод.
Однако, успешное использование графена в полупроводниковых устройствах до недавнего времени казалось несбыточной мечтой. В отличие от кремния и других полупроводниковых материалов графен не имеет «зазора» - разрыва в энергетическом спектре. Но оказалось, что простое растягивание слоя графена может превратить его в хороший полупроводник! Обладая большой гибкостью, графен можно растянуть аж на 20%. И если к его кристаллической решетке приложить внешние силы, то тут-то и возникает необходимый полупроводниковый зазор, который достаточен для использования его в полупроводниковой наноэлектронике.
Итак, вроде бы по всем показателям графен можно рассматривать как идеальный материал для наноэлектронных устройств. Однако работы с этим новым материалом еще непочатый край!
Как заявили авторы открытия, графен вряд ли заменит кремний по крайней мере в ближайшие 10 лет.
Перед применением нового материала должна быть проведена серьезная работа по получению графена в промышленных масштабах. В настоящее время еще невозможно получить графен большой площади. Именно над этим вопросом и бьются сейчас ученые-изобретатели.
Кроме того, в 2004 году размеры получаемых графеновых пленок были минимальны (микроны). В настоящее время с использованием технологий химического осаждения паров графеновые пленки выполняются в больших размерах (сантиметры) и это позволяет уже создавать гибкие электронные устройства.
Интересна попытка использовать графен в качестве датчика массы, а проще в качестве «весов». Такие весы способны взвесить одну молекулу! Конечно, технических проблем в настоящее время с такими «весами» хватает, но сам факт! По проведенным расчетам такие датчики могут измерить массу всего лишь двух атомов золота, что составляет около (10 в степени -21) грамма!
Другие страницы по теме "Нобелевская премия":
Альфред Нобель. Нобелевская премия
Нобелевская премия по физике 2010г.
Физики – лауреаты Нобелевской премии
Шнобелевская премия
Все русские лауреаты Нобелевских премий (начало)
Все русские лауреаты Нобелевских премий (продолжение)
