Великие открытия принято представлять как штурм: годы расчетов, дорогие установки, армия ассистентов. Графен добыли иначе — куском липкой ленты, в порядке развлечения после рабочего дня. Правда, за легкомысленным жестом стояли двое физиков с очень серьезной школой.
Детство и юность Константина Новоселова
Константин Новоселов родился 23 августа 1974 года в Нижнем Тагиле. Отец — инженер, мать — учительница английского; сын пошел по технической линии и еще школьником побеждал на олимпиадах по физике.
Дальше была классическая траектория сильного советского физика. МФТИ с его знаменитым отбором, красный диплом в 1997 году, затем Институт проблем технологии микроэлектроники в Черноголовке — школа тонкого эксперимента, которая позже очень пригодится.
В 1999-м Новоселов уехал в Нидерланды, в университет Неймегена, к профессору Андрею Гейму — тоже выпускнику советской школы. Тандем сложился мгновенно и оказался главным в жизни обоих. В 2001 году Гейм перебрался в Манчестер и позвал ученика с собой.
Как Новоселов и Гейм открыли графен
В манчестерской лаборатории Гейма существовала традиция «экспериментов вечера пятницы»: после основной работы пробовать безумные идеи, из которых, по всем правилам, ничего выйти не должно. Из одной такой затеи родилась левитирующая лягушка, парившая в магнитном поле, — за нее Гейм получил Шнобелевскую премию. Из другой — лента-геккон, липнущая к стеклу по принципу лапок ящерицы: красивая штука, которая, увы, теряла цепкость после нескольких прикосновений.
Третья пятничная затея выстрелила так, что изменила материаловедение. В 2004 году Гейм и Новоселов взялись получить предельно тонкий слой графита — того самого, что в карандаше. Инструмент выбрали смешной: обычный скотч. Клеили ленту к кристаллу, отдирали, складывали и отдирали снова, пока на липком слое не остались чешуйки толщиной в один атом.
Так впервые в руках у людей оказался графен — двумерный материал, существование которого теория десятилетиями считала невозможным: расчеты предсказывали, что такой пленке положено сворачиваться или рассыпаться. Пленка держалась и вдобавок прекрасно проводила ток.
Что такое графен и каковы его свойства
Графен — это слой углерода толщиной в один атом, уложенный в шестиугольную кристаллическую решетку, похожую на пчелиные соты. По сути, отдельная страница из той «книги», которой является графит.
Свойства у страницы вышли рекордные по нескольким статьям сразу. Прочность — примерно в 200 раз выше стали при той же толщине. Электро- и теплопроводность — на уровне лучших проводников. При этом материал гибкий и почти прозрачный: слой в один атом задерживает лишь около двух процентов света.
Электроны в графене ведут себя диковинно — движутся так, будто у них нет массы, подчиняясь уравнениям, которые физики прежде применяли к частицам у скорости света. Лист графена превратился в настольный полигон для проверки квантовой механики в самых экзотических режимах.
За что Константин Новоселов получил Нобелевскую премию
В 2010 году Новоселов и Гейм получили Нобелевскую премию. Формулировка заслуги звучала так: «за новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена». Награду разделили поровну.
Скорость признания была беспрецедентной: от первой статьи в Science до премии прошло всего 6 лет. Новоселову исполнилось 36 — моложе него нобелевского физика не награждали с 1973 года.
Насмешливая рифма судьбы: дуэт, начинавший с летающей лягушки, стал единственным в истории случаем, когда обладатель Шнобелевской премии дорос и до настоящей Нобелевской.
Чем занимается Константин Новоселов сегодня
В 2019 году Новоселов перебрался в Сингапур — в Центр перспективных двумерных материалов Национального университета, став первым нобелевским лауреатом в его штате. Тема прежняя, поле шире: после графена физики открыли целое семейство двумерных материалов, и теперь их учатся складывать в «слоеные» структуры с заданными свойствами.
А параллельно случился поворот, которого от физика никто не ждал. Новоселов всерьез занялся искусством: изучает китайскую каллиграфию, пишет картины — в том числе чернилами на основе графена, — а его работы выставлялись на ярмарке современного искусства в Вене. Материал, добытый скотчем, в буквальном смысле стал краской.
Сам он между наукой и искусством границы не проводит: и там и там, по его словам, главное — креативность, которую нельзя предсказать.
Ранее Наука Mail рассказала об открытии алмазов в Якутии — судьбе другой формы того же углерода, из которого Новоселов добыл свой графен.