«Нобель» у наших, но тамошних ...

30 октября 2010 года

«Нобель» у наших, но тамошних ...

Физики шепчут: Хорошо-то как, Боже!

Славен теперь наш графен до чего же!

Введение

5 октября мы в Черноголовке были ошеломлены и обрадованы. Горды. И чуть опечалены... Наши земляки, но, к сожалению, уже бывшие, работающие ныне в Великобритании Андре Гейм (так было в первых сообщениях) и Константин Новоселов стали лауреатами самой престижной в мире – Нобелевской премии - за создание и исследование самого тонкого в мире углеродного материала - графена.

Новость, впрочем, для специалистов не была такой уж неожиданной. В 2004г. вышла их основополагающая статья, и понимающие люди сказали: это «Нобель»! Так и получилось! Причем впервые, пожалуй, дали премию за такую «свежую» работу. По некоторым же сведениям чуть-чуть не дали уже и в прошлом году. Это говорит о чрезвычайной, небывалой важности сделанного нобелиантами.

Они блестяще отозвались об их альма-матер – МФТИ и вообще о нашем образовании и добрым словом вспомнили черноголовские ИПТМ и ИФТТ, где начинали свой научный путь. Имя нашего города замелькало на новостных лентах всех стран...

Часть 1.

Профессор «Андрэ Гейм»

А мне летать охота!

Эфир, интернет, бумажные издания заполнены сейчас сведениями о бывших ИПТМовцах, из них легко выяснить, что Андрей Константинович Гейм родился в 1958 году в Сочи в интеллигентной семье русских немцев, жил там до 10 лет, окончил школу в Нальчике, работал год на заводе, на котором отец был главным инженером. Поступил в 76-м на факультет общей и прикладной физики МФТИ, в 1982 окончил его по кафедре физики твердого тела с базой в ИФТТ, был стажером и аспирантом в ИПТМ, кфмн с 87 года. На момент совершения открытия (2004 год) вместе с Константином Новоселовым работал в Манчестерском университете. Сейчас трудится там же, являясь формально гражданином Голландии. Возглавляет Манчестерский центр мезонауки и нанотехнологий . Родители в настоящее время живут в Германии. Примечательно, что А.Гейм является лауреатом «Шнобелевской премии» 2000 года за «изучение левитации лягушек».

Про графен, за что наши получили «Нобеля», мы кратко еще расскажем. А вот про «Шнобеля», девиз которого «Сначала засмеялся, а потом призадумался», сообщим сразу, что заставить лягушку парить в магнитном поле – это и смешно, и сложно. И сам факт получения таковой премии говорит и о чувстве юмора у первого из наших героев и об известной предприимчивости. Итак, взлетела сначала лягушка...

Так вот, как объявили о присуждении Нобелевской премии, стал я искать людей, знавших Андрея. Нашлось немало свидетелей, видевших Гейма в 80-е годы, когда он работал у В.Т. Петрашова. Так, например, один мой знакомый поставлял им сверхчистый индий, а они изучали его проводимость при весьма низких температурах, но Гейм особенно не выделялся среди других, тоже очень толковых ребят. Другой мой знакомый налаживал ЯМР-спектрометры Гантмахеру и Петрашову. Так вот он запомнил Гейма. Как? Да тот очень любил тогда напевать песенку из популярного мультфильма: «А мне летать, а мне летать охота...» Вот и взлетели теперь ребята на физический, что называется, Олимп...

Из личной и общественной жизни будущего лауреата

Нашлись люди, что жили с Геймом в аспирантском общежитии, в одном коридоре, и в третьем «мержановском» доме - на одной лестничной площадке. А очень уж близких друзей не осталось. Или я их не нашел.

Из разговоров в самом Институте микроэлектроники у меня сложилось мнение об Андрее как о парне (тогда – парне) веселом, коммуникативном, доброжелательном, не гнушавшемся общественной деятельности. В частности, все вспоминают, что он активно работал в Совете молодых ученых. О его общественной активности (не чрезмерной, а нормальной для тех лет) говорят и фотоснимки, что раздобыли мои друзья в ИПТМе. Это фотографии встречи в институте Нового 1987-го года, почти 24 года назад. Уже из снимков можно понять, что будущий «профессор Андрэ» был человек общительный, общественно активный, не без актерского к тому же таланта, но и, опять же, на фоне таких же сильных ребят и коллег постарше не выделялся как-то особо. Ну, посмотрите сами на фотографии...

Еще был Гейм страстным походником, активистом (опять же!) Черноголовского турклуба. Сплавлялся по рекам на байдарках, но больше любил горные походы. Исходил и Кавказ, и более серьезные горы в Средней Азии. Впрочем, и на Кавказе приключений хватало. Вплоть до смертельных ( почти - слава Богу!)

Про одно мне рассказали. Ходили они в тот раз много, устали, обратно с перевала спускались на автомобиле. «Андре» сидел в кузове, сквозь дырку в брезенте любовался горными красотами, как бы прощаясь с ними, вбирая в себя. И вдруг неожиданно и резко - голубизна неба, и сразу - серость скал. Машина летела в пропасть!.. Остались живы они тогда только благодаря деревьям внизу, перевернулись, побились, но остались. И про красоты - как вышибло! Его потом спрашивали, ну как там, на Кавказе? Он отвечал: «Хорошо, но впечатления смазались…» Потом эти «Приключения смазались» - вошли в поговорку в Институте.

Справка из «Личного дела»

В ИПТМе по просьбе президента РАН Осипова составили справку о бывшем сотруднике. Вот кое-что из нее, в том числе и то, что не совсем совпадает со сведениями, распространяемыми в СМИ: «В 1982-83гг. стажер ИФТТ, с 1983 стажер, инженер лаборатории физ основ микроэлектроники ИПТМ. Этой лабораторией руководил В.Т. Петрашов, он был соавтором первых статей Гейма и научным руководителем его диссертационной работы «Исследование механизмов транспортной релаксации в металлах методом геликонного резонанса». Защита состоялась в ИФТТ (в ИПТМе еще не было своих советов) 30 июня 1987 года».

В характеристике того времени, данной Гейму при поступлении в аспирантуру сказано: «Гейм А.К. проявил незаурядные способности к экспериментальной работе, трудолюбие, дисциплинированность, умение быстро овлдадевать экспериментпльной техникой. Гейм А.К. обладает фундаментальной теоретической подготовкой и умением проявить свои знания на практике». Не удержусь и прокомментирую: в таких характеристиках писали, как правило, хорошие слова. Но далеко не всегда они оправдывались, да еще таким образом!

После аспирантуры и защиты стал м.н.с. в лаборатории Петрашова, а с 1 октября 1990-го – с.н.с. Последняя строчка в «Личном деле» такова: «Уволен по собственному желанию с 31 декабря 1995г., основание – заявление Гейма А.К.»

Справка суха лаконична, как полагается, наверное, справке из «Личного дела». Разбавим ее живым разговором с нынешним директором ИПТМ РАН профессором В.А. Тулиным.

- «В 1983 году наш институт выделился из ИФТТ. Оттуда пришел и Андрей Гейм. Он казался самым обычным научным сотрудником. Нет, не обычным, конечно, в науку тогда шли самые лучшие. У Андрея была одна важная черта, ее можно назвать авантюрной жилкой, а еще лучше его характеризуют слова “Умных много, смелых мало!” Он брался за такие дела, про которые думаешь, что это безнадежно. Одним словом — новатор! Большинство идей относительно своих будущих материалов Андрей высказывал, еще работая у нас в институте. Слыхали про его сухой альгезив? Довольно любопытная штука. Андрей заметил, что у ящериц гекконов на лапках мелкие ворсинки. Это позволяет им бегать вниз головой по потолку. Гейм взял и сделал подобный материал с волосиками–пупырышками. У нас, как всегда, все это не прижилось, а французы, например, стали выпускать упаковочную бумагу с этими свойствами: клея нет, но сложил — и упаковка прилипла крепко-накрепко.

То, что бывшие наши сотрудники стали нобелевскими лауреатами, для нас в ИПТМ не стало неожиданностью. Мы ждали этого события, как только были опубликованы их работы по графену. Первый прорыв в микроэлектронике был связан с германием, второй - с кремнием. Эти элементы находятся в таблице Менделеева в одном столбце, а над ними углерод. Гений Гейма в том, что он понял: а дальше будет углерод, ребята...

Андрей был уволен из института в 1995 году, но я думаю, он уехал еще в 91-м, когда у нас перестали платить зарплату и “открылись ворота” на Запад. В это время многие наши научные сотрудники рванули за границу — мы их не увольняли, думали: мало ли что, надумают вернуться, а их ставки уже ликвидированы».

За границей

Как жилось поначалу Андрею заграницей? По поводу Премии одним из первых у нас высказался член-корреспондент В.Ф. Гантмахер (ИФТТ). Высказался по праву: именно в лаборатории Вольского и Гантмахера Гейм начал осваивать методы физики твердого тела. Рассказал он немножко и о заграничном житье Андрея и его семьи.

- «Перед отъездом за рубеж Андрей женился на Ирине Григорьевой, которая работала в ИФТТ. Ира окончила в свое время МИСиС, защитила диссертацию. У нас в институте занималась сверхпроводимостью. В Голландии и Англии на первых порах супругам пришлось нелегко.

За границей жизнь тяжелая: приезжий русский ученый должен был быть впереди всех. Когда мы приехали к Андрею и Ирине первый раз в Англию, они довольно сильно бедствовали. Чтобы заработать на жизнь, Ире, с ее ученой степенью, пришлось работать в столовой. Потом они переехали в Голландию, где Ира все-таки нашла работу по специальности, но ездить в лабораторию каждый день ей пришлось на машине… в Бельгию. Позже при первой же возможности они вернулись в Англию. Там у них и родилась дочка Саша, которой сейчас уже 11 лет».

Андрей и Ира работали в лаборатории все дни напролет, как одержимые. Вопросы быта их мало интересовали. Успехи, однако, пришли, принесли свои плоды. И Андрей закрепился прочно. И к нему уже ездили другие сотрудники. В 99-м появился Костя...

Часть 2.

«Профессор Костя» Новоселов

Так, говорят, зовут манчестерские студенты своего 36-летнего преподавателя. А если официально по-русски, то читаем про него: Константин Сергеевич Новоселов родился в 1974 году в Нижнем Тагиле (сейчас родители живут в Красногорске под Москвой). В 1997 году закончил факультет физической и квантовой электроники МФТИ и до 1999 года работал в ИПТМе. В настоящее время работает в Манчестерском университете. Имеет два гражданства - российское и британское.

Костя был в лаборатории у Ю.В. Дубровского и был его аспирантом. Ю.В. Дубровский занимался транспортом электронов в полупроводниках, значит и Костя занимался тем же пару лет, а со студенческими - и все пять. Дубровского, к сожалению, теперь нет в живых, и спросить не у кого, одногодок Кости тоже практически нет – кто за границей, кто в бизнесе. Завлаб вместо Дубровского С.В. Морозов больше бывает там, у Гейма, чем здесь. Так и остается пока черноголовский образ Кости Новоселова в неком тумане, или, как говорил Гейм: «впечатления смазались». Мама Кости Татьяна Глебовна сказала только, что жил он в общежитии со всеми возможными отсюда выводами и что маменькиным сыночком и белоручкой его не назовешь.

Но что же было дальше? С некоторой точностью восстанавливаю события по многочисленным, но и достаточно легкомысленным публикациям последних дней.

Итак, к адъюнкт-профессору голландского университета Гейму приезжает стипендиат Фонда Леверхульма Константин Новоселов. У них разница в возрасте 16 лет, но они как-то «пришлись» друг к другу. В.А. Тулин считает, что о приезде Кости сумел договориться с Геймом Юрий Дубровский. Костя уехал со второго года аспирантуры — сначала в Голландию, где стал аспирантом Гейма, потом в Англию, куда в 2001-м перебрался Андрей.

В Голландии Константин познакомился со своей будущей женой Ирой (у Гейма тоже Ира!) Она родом из Вологды, окончила университет в Петербурге; работать за границу была приглашена как микробиолог. Вскоре у них родились девочки-близняшки: Вика похожа на Иру, Софья — на Костю. Идиллия!

В России Константин, в отличие от Андрея, у которого проблемы с визой, бывает раз в год - полтора, а хотел бы даже чаще, да не получается. В Москве и в Нижнем Тагиле живут его родственники, огромное количество друзей. И он с удовольствием туда приезжает.

Судя по сообщениям информационных агентств, Константин Новоселов весьма скромен. Он, как говорят, поступал после школы в Нижнетагильский пединститут и не поступил (а если бы поступил? - с ужасом думаем мы теперь!). Он, например, уверен, что им с Андреем Геймом очень повезло: они смогли найти средства на свои научные исследования. И перед получением и после известия о Премии он работает в обычном режиме, занимается со студентами, сидит в лаборатории.

В одном из интервью Константин говорит, что «Безусловно, база была заложена именно в России. Физтех - это лучший институт в мире... После него я работал в Черноголовке, где совершенно замечательная школа экспериментальной и теоретической физики. Поэтому все, что я знаю о физике - не все, но, наверное, очень многое, - я получил именно там. Влияние России определяющее, но я не хотел бы смещать акценты только на Россию. Нужно помнить, что наука - интернациональная вещь». И чрезвычайно высоко отзывается о своем шефе: «Я, разумеется, очень много узнал про физику на физтехе и в Черноголовке, но то, как делать науку, я узнал, наблюдая за Андреем. Он бесконечно умный человек. Я не люблю слова гений, но, наверное, к нему оно применимо. Самое главное, чему Андрей научил меня, это не бояться признавать свои ошибки и просто быть достаточно смелым в науке... Большая часть работы - это его»...

Ну а я брожу по коридорам ИПТМа, где когда-то носились, метались, или тихонько прохаживались – я не знаю как – наши герои. Вот здесь работал Андрей, а здесь – Костя. Хотел сфотографировать комнаты Лауреатов, да нынешние хозяева отговорили: Что ты будешь снимать, это тебе не Манчестер. Да это не Манчестер, но там почему-то наши российские, черноголовские мозги...

Часть 3. Общее дело

О графене

Общим делом, самым важным, я называю их работу с графеном. Они начали и продолжают ее в Англии. Так что же такое графен?

Это слой атомов углерода толщиной в один атом, научно выражаясь, двумерная аллотропная модификация углерода, соединяется посредством sp? связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку . Его можно представить как одну плоскость графита , отделённую от объёмного кристалла . Графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью . Высокая подвижность носителей заряда делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену кремния в интегральных микросхемах .

Основной из существующих в настоящее время способов получения графена, в условиях научных лабораторий основан на механическом отщеплении или отшелушивании слоёв графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей. По сути, этот способ и придумали Костя с Андреем. По устоявшейся уже легенде они брали кристалл графита, прилепляли к нему скотч, потом отдирали, на нем оставались нужные чешуйки — слои графена. Профессор физики Паоло Радаэлли из Оксфордского университета выразился так: "В эпоху сложности, с машинами типа суперколлайдера, они умудрились получить Нобеля, употребив клейкую ленту".

Получают графен и другими способами. Самое главное, что он как двумерный кристалл обладает многими исключительно интересными физическими особенностями, кардинально отличающимися от графита. Установить или подтвердить их смогли Гейм и Новоселов и другие, теперь уже многочисленные, научные группы по всему миру. Если даже не было бы практических применений у графена, изучение его свойств – это фундаментальный вклад в современную физику.

Зачем нужен графен

Но уже говорят о многочисленных приложениях. Наш последний российский лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов в связи с графеном прямо заявил о революции в микроэлектронике. Считается, что скоро появится новый класс графеновой наноэлектроники, что на основе графена можно сконструировать так называемый баллистический транзистор, чувствительные сенсоры для обнаружения отдельных молекул химических веществ, суперконденсаторы и аккумуляторы, светодиоды нового типа и пр. и пр. К.Новоселов полагает, что одно из ближайших направлений, которое развивают сразу несколько компаний, - это проводящие прозрачные покрытия – для мобильных телефонов, жидкокристаллических дисплеев, для солнечных батарей. Ну, как говорится, поживем – увидим...

Попробовали...

На вопрос, что непосредственно привело к открытию, наш Костя ответил следующим образом: «Это, в принципе, стиль работы, который Андрей насаждает, или, вернее сказать, прививает в нашей лаборатории и которому я стараюсь следовать - так называемые "эксперименты в пятницу вечером". То есть когда вы можете выдвинуть совершенно глупую, бредовую идею и попробовать ее. И если не сработала, то не страшно - вы не потратили много времени. А если сработала, то она может принести очень большие плоды. И графен был одной из таких идей. Была идея сделать транзистор из графита с помощью расщепления его на мелкие чешуйки, и, как ни странно, буквально первые же образцы заработали, и после этого было очевидно, что за этим стоит очень интересная физика».

... и навалились!

Да, навалились скопом. Но прежде им обеспечили хорошее финансирование и освободили от административной работы. А общим я называю их дело еще и потому, что в нем участвовали не только Новоселов и Гейм, не только их сотрудники в Манчестере, но и, в частности, немало наших сограждан, в том числе черноголовских. Сам Новоселов выразился так: «Из всего, что мы знаем в данное время о графене, может быть, только 10 процентов или даже меньше были получены нами. Огромное количество групп по всему миру работает над этой проблемой, и мы в нашей работе пользовались их результатами тоже. У нас огромное количество коллабораторов по всему миру, и мы с ними и сотрудничаем и соревнуемся одновременно».

К тому же, если посмотреть списки их работ по графену, то там мы увидим фамилии и И.В. Григорьевой, и С.В. Морозова, и др. В создании графена будущим лауреатам Нобелевской премии, по словам В.А. Тулина, помогал талантливейший технолог ИПТМ Сергей Дубонос. Сам Гейм очень высоко отзывается о сотрудничестве с ними только что упомянутого нашего черноголовца Сергея Морозова. Правда, он тут же называет и корейца из Америки Филиппа Кима. И, по-видимому, еще многих, потрудившихся, чтобы появился и «развивался» этот новый удивительный материал...

Заключение

Свершилось Событие, выдающееся и для мировой науки, и для России, что уж говорить про Черноголовку – научную родину лауреатов! Высказались по этому поводу многие. Академик Алферов, член-корреспондент Гантмахер, ученый секретарь ИФТТ Г.Е. Абросимова и др. Особо тяжелая роль выпала директору ИПТМ профессору В.А. Тулину, осаждаемому каждый день десятками агентств и телеканалов. Когда я подошел его поздравить от нашей газеты и попросить сказать несколько слов, он выглядел крайне устало. Да, иметь дело с журналистской братией - это не науку делать и не институтом руководить. Впрочем, что он рассказал, мы уже использовали выше...

Высказался даже Чубайс, серый кардинал Сурков, друг Миронова Петрик (ну, этот ясно как). Владимир Путин поздравил лауреатов Нобелевской премии по физике. В его послании говорится, что присуждение этой высокой награды встречено в России с большим энтузиазмом и гордостью: «Вы вписали яркую страницу в историю мировой и российской науки»... Да, звучит гордо. Если бы еще правители кремлевские реально содействовали развитию этой самой российской науки (а заодно - и промышленности), а не утеканию денег и мозгов...

Наши герои говорят, что будут работать дальше, что самые интересные эксперименты впереди. Они будут, как и всегда было, сотрудничать с нашими физиками. Они очень хорошо понимают ситуацию в России, в частности с пресловутым Сколково. Я когда-то осуждал уезжавших, думал: Как же так?! Когда же понял, что все у нас творящееся совсем не случайность, а идет тихая, незаметная война – перестал осуждать. И они, работающие там, подтверждают и свидетельствуют: Наша школа была лучшая в мире, а в науку как ни в одной другой стране действительно шел цвет и свет нации. Была ... Шел...

И все же! Ученые, аспиранты, студенты и в ИПТМ, и в ИФТТ, и во всем нашем НЦЧ РАН работают. Работают не на манчестерском, конечно, оборудовании, на своем, далеко не самом лучшем, но головы их, будьте уверены, соображают отлично. И наши ребята, нынешние и прежние, доказали это. Я про головы, а не про приборы и отношение к науке, конечно. А то нас, русских, российских еще считают некоторые, чего греха таить, унтерменшами. И вот: нате вам!

Так как же все-таки стать Нобелевским лауреатом? В общем-то, понятно: надо окончить Физтех, проучившись 6 лет, желательно на хорошо и отлично, поработать в Черноголовке с опытными и умелыми коллегами, тоже лет 6, ну а потом - в «Манчестер», обобщенный, так сказать, «Манчестер», т.е. все же, хотите-не хотите, а выехать «за бугор», потрудиться там вдумчиво и напряженно еще лет 6-10 и... будьте внимательны: «птица счастья» где-то совсем рядом!

Ну а в конкретный английский Манчестер шлет Черноголовка привет, поздравление и благодарность своим сыновьям, что ее прославили. Приезжайте, да хоть и в гости, и как хотите!

Благодарю В.А. Тулина, Д.В. Рощупкина, Н.А. Осипова, В.Л. Гуртового, А.Д. Бронникова, В.Т. Волкова, М.А. Фадеева, Н.В. Смирнова, Р.Л. Васильеву, А.С. Мельникова и всех внесших свою лепту в этот, можно сказать, коллективный праздничный материал.

Вариант статьи, опубликованной в «ЧГ» от 14 октября 2010г.

Приложение:

Иллюстрации:

Встреча нового 1987 года в ИПТМе. Черноголовка. СССР. Будущий лауреат Нобелевской премии легко узнаваем.