เซอร์ อังเดร คอนสแตนติโนวิช ไกม์ เป็นสมาชิกของราชสมาคม เพื่อนของมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ และนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ-ดัทช์ชาวรัสเซีย ร่วมกับ Konstantin Novoselov เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2010 จากผลงานด้านกราฟีน ปัจจุบันเขาเป็นศาสตราจารย์ประจำ Regius และผู้อำนวยการศูนย์ Meso-Science and Nanotechnology ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์
Andrey Geim: ชีวประวัติ
เกิดเมื่อวันที่ 10/21/58 ในครอบครัวของ Konstantin Alekseevich Geim และ Nina Nikolaevna Bayer พ่อแม่ของเขาเป็นวิศวกรโซเวียตที่มาจากเยอรมัน ตามรายงานของ Geim คุณยายของมารดาของเขาเป็นชาวยิว และเขาได้รับความเดือดร้อนจากการต่อต้านชาวยิวเนื่องจากนามสกุลของเขาฟังดูเป็นชาวยิว เกมมีน้องชายวลาดิสลาฟ ในปี 1965 ครอบครัวของเขาย้ายไปที่นัลชิค ซึ่งเขาเรียนที่โรงเรียนที่เชี่ยวชาญด้านภาษาอังกฤษ หลังจากสำเร็จการศึกษาด้วยเกียรตินิยม เขาพยายามเข้าสู่ MEPhI สองครั้ง แต่ไม่ได้รับการยอมรับ จากนั้นเขาก็สมัครเข้าเรียนที่สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีแห่งมอสโกและคราวนี้เขาก็สามารถเข้าไปได้ ตามเขาตามที่เขาพูด นักเรียนเรียนหนักมาก - ความกดดันนั้นรุนแรงมากจนหลายคนเลิกเรียนและเลิกเรียน และบางคนจบลงด้วยภาวะซึมเศร้า โรคจิตเภท และการฆ่าตัวตาย
อาชีพวิชาการ
Andrey Geim ได้รับประกาศนียบัตรในปี 1982 และในปี 1987 เขาได้สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์โลหะที่สถาบัน Solid State Physics ของ Russian Academy of Sciences ในเชอร์โนโกลอฟกา ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าว ในเวลานั้นเขาไม่ต้องการไปในทิศทางนี้ โดยเลือกฟิสิกส์อนุภาคมูลฐานหรือฟิสิกส์ดาราศาสตร์ แต่วันนี้เขาพอใจกับทางเลือกของเขา
เกมทำงานเป็นนักวิจัยที่สถาบันเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ Russian Academy of Sciences และตั้งแต่ปี 1990 ที่มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม (สองครั้ง) บาธ และโคเปนเฮเกน ตามที่เขาพูด เขาสามารถทำวิจัยในต่างประเทศได้ และไม่ยุ่งเกี่ยวกับการเมือง นั่นคือเหตุผลที่เขาตัดสินใจออกจากสหภาพโซเวียต
ทำงานในเนเธอร์แลนด์
Andrey Geim เข้ารับตำแหน่งเต็มเวลาเป็นครั้งแรกในปี 1994 เมื่อเขาได้รับตำแหน่งผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัย Nijmegen ซึ่งเขาศึกษาเกี่ยวกับการนำไฟฟ้ายิ่งยวดด้วยกล้องส่องทางไกล ต่อมาเขาได้รับสัญชาติดัตช์ หนึ่งในนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขาคือ Konstantin Novoselov ซึ่งเป็นหุ้นส่วนการวิจัยหลักของเขา อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลของ Geim อาชีพนักวิชาการของเขาในเนเธอร์แลนด์นั้นยังห่างไกลจากสีดอกกุหลาบ เขาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่ Nijmegen และ Eindhoven แต่เขาปฏิเสธเพราะเขาพบว่าระบบการศึกษาของดัตช์มีลำดับชั้นมากเกินไปและเต็มไปด้วยการเมืองเล็กน้อย ซึ่งแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากระบบอังกฤษที่พนักงานทุกคนมีสิทธิเท่าเทียมกันในการบรรยายโนเบลของเขา เกมกล่าวในภายหลังว่าสถานการณ์นี้ค่อนข้างเกินจริง เนื่องจากนอกกำแพงของมหาวิทยาลัย เขาได้รับการต้อนรับอย่างอบอุ่นจากทุกที่ รวมถึงหัวหน้างานและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ
ย้ายไปอังกฤษ
ในปี 2544 เกมรับตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ และในปี 2545 ได้รับแต่งตั้งให้เป็นผู้อำนวยการศูนย์ Meso-Science และนาโนเทคโนโลยีแห่งแมนเชสเตอร์ และศาสตราจารย์แลงเวิร์ทธี Irina Grigorieva ภรรยาและผู้ทำงานร่วมกันมายาวนานของเขาก็ย้ายไปแมนเชสเตอร์ในฐานะครู ต่อมาคอนสแตนตินโนโวเซลอฟก็เข้าร่วมกับพวกเขา ตั้งแต่ปี 2550 Game เป็นเพื่อนอาวุโสของสภาวิจัยวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์กายภาพ ในปี 2010 มหาวิทยาลัย Nijmegen ได้แต่งตั้งเขาเป็นศาสตราจารย์ด้านวัสดุนวัตกรรมและนาโนศาสตร์
วิจัย
เกมได้ค้นพบวิธีง่ายๆ ในการแยกอะตอมของกราไฟท์เพียงชั้นเดียวที่เรียกว่ากราฟีน โดยความร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์และไอเอ็มที ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2547 กลุ่มได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสาร Science
กราฟีนประกอบด้วยชั้นของคาร์บอน ซึ่งอะตอมต่างๆ จัดเรียงอยู่ในรูปหกเหลี่ยมสองมิติ เป็นวัสดุที่บางที่สุดในโลกรวมถึงวัสดุที่แข็งแรงและแข็งที่สุดชนิดหนึ่ง สารนี้มีประโยชน์หลายอย่างและเป็นทางเลือกที่ดีแทนซิลิกอน การใช้กราฟีนครั้งแรกอาจเป็นการพัฒนาหน้าจอสัมผัสที่ยืดหยุ่นได้ Geim กล่าว เขาไม่ได้จดสิทธิบัตรวัสดุใหม่เพราะต้องการบางอย่างขอบเขตและพันธมิตรในอุตสาหกรรม
นักฟิสิกส์กำลังพัฒนากาวชีวภาพที่รู้จักกันในชื่อเทปตุ๊กแกเนื่องจากความเหนียวของแขนขาของตุ๊กแก การศึกษาเหล่านี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ก็ให้ความหวังว่าในอนาคตผู้คนจะสามารถปีนเพดานได้เหมือนสไปเดอร์แมน
ในปี 1997 เกมได้ศึกษาผลกระทบของแม่เหล็กที่มีต่อน้ำ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบที่มีชื่อเสียงของการลอยน้ำด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าโดยตรง ซึ่งกลายเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายเนื่องจากการสาธิตของกบที่ลอยได้ เขายังทำงานเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดและฟิสิกส์แบบมีโซสโคปิก
ในการเลือกวิชาสำหรับการวิจัยของเขา เกมกล่าวว่าเขาดูถูกแนวทางของหลายๆ คนที่เลือกวิชาสำหรับปริญญาเอกของพวกเขา แล้วเรียนวิชาเดิมต่อไปจนกว่าจะเกษียณ ก่อนที่เขาจะได้ตำแหน่งเต็มเวลาครั้งแรก เขาเปลี่ยนเรื่องห้าครั้งและมันช่วยให้เขาเรียนรู้ได้มากมาย
ในกระดาษปี 2001 เขาตั้งชื่อให้หนูแฮมสเตอร์ที่รัก Tisha เป็นผู้เขียนร่วม
ประวัติการค้นพบกราฟีน
เย็นวันหนึ่งในฤดูใบไม้ร่วงปี 2002 Andrey Geim กำลังคิดเกี่ยวกับคาร์บอน เขาเชี่ยวชาญด้านวัสดุที่บางด้วยกล้องจุลทรรศน์และสงสัยว่าชั้นของสสารที่บางที่สุดจะมีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้สภาวะการทดลองบางอย่าง กราไฟต์ประกอบด้วยฟิล์มโมโนโทมิกเป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับการวิจัย แต่วิธีมาตรฐานในการแยกตัวอย่างบางเฉียบจะทำให้ร้อนจัดและทำลายมัน So Game ได้มอบหมายให้ Da Jiang นักศึกษาใหม่คนหนึ่งพยายามให้ได้ตัวอย่างที่บางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แม้กระทั่งอะตอมสองสามร้อยชั้น โดยการขัดผลึกกราไฟต์ขนาดหนึ่งนิ้ว ไม่กี่สัปดาห์ต่อมา Jiang ได้นำเม็ดคาร์บอนมาใส่ในจานเพาะเชื้อ หลังจากตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ เกมขอให้เขาลองอีกครั้ง เจียงกล่าวว่านี่คือทั้งหมดที่เหลืออยู่ของคริสตัล ในขณะที่เกมล้อเลียนเขาที่เช็ดภูเขาเพื่อเอาเม็ดทราย หนึ่งในรุ่นพี่ของเขาเห็นเทปที่ใช้แล้วเป็นกองอยู่ในถังขยะ ด้านที่เหนียวถูกปกคลุมด้วยฟิล์มกราไฟท์สีเทาและเงาเล็กน้อย
ในห้องปฏิบัติการทั่วโลก นักวิจัยใช้เทปทดสอบคุณสมบัติการยึดติดของตัวอย่างทดลอง ชั้นของคาร์บอนที่ประกอบเป็นกราไฟต์ถูกยึดติดอย่างหลวมๆ (ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1564 วัสดุนี้ถูกใช้ในดินสอเนื่องจากทิ้งรอยไว้บนกระดาษ) เพื่อให้เทปกาวแยกตาชั่งออกได้ง่าย เกมวางเทปพันท่อใต้กล้องจุลทรรศน์และพบว่าความหนาของกราไฟท์บางกว่าที่เขาเคยเห็นมา โดยการพับ บีบ และดึงเทปออกจากกัน เขาได้ชั้นที่บางลงกว่าเดิม
เกมสามารถแยกวัสดุสองมิติออกมาได้สำเร็จเป็นครั้งแรก: ชั้นโมโนอะตอมของคาร์บอน ซึ่งภายใต้กล้องจุลทรรศน์อะตอมจะดูเหมือนโครงตาข่ายแบนของรูปหกเหลี่ยม ชวนให้นึกถึงรังผึ้ง นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเรียกสารดังกล่าวว่า กราฟีน แต่พวกเขาไม่คิดว่าจะได้รับที่อุณหภูมิห้อง ดูเหมือนว่าวัสดุจะสลายตัวเป็นลูกบอลขนาดเล็กมาก เกมกลับเห็นว่ากราฟีนยังคงอยู่ในหนึ่งเดียวระนาบที่ระลอกคลื่นเมื่อสสารคงที่
กราฟีน: คุณสมบัติเด่น
Andrei Game ขอความช่วยเหลือจากนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Konstantin Novoselov และพวกเขาก็เริ่มศึกษาเนื้อหาใหม่สิบสี่ชั่วโมงต่อวัน ในอีกสองปีข้างหน้า พวกเขาได้ทำการทดลองหลายครั้ง โดยในระหว่างนั้นพวกเขาได้ค้นพบคุณสมบัติอันน่าทึ่งของวัสดุ เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ อิเล็กตรอนจึงสามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงตาข่ายได้เร็วเป็นพิเศษโดยไม่ถูกขัดขวางโดยไม่ได้รับอิทธิพลจากชั้นอื่นๆ ค่าการนำไฟฟ้าของกราฟีนนั้นมากกว่าทองแดงหลายพันเท่า การเปิดเผยครั้งแรกของเกมคือการสังเกต "เอฟเฟกต์สนาม" ที่เด่นชัดซึ่งเกิดขึ้นต่อหน้าสนามไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการนำไฟฟ้าได้ เอฟเฟกต์นี้เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่กำหนดของซิลิกอนที่ใช้ในชิปคอมพิวเตอร์ นี่แสดงให้เห็นว่ากราฟีนสามารถทดแทนที่ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์มองหามานานหลายปี
ถนนสู่การยอมรับ
เกมและคอนสแตนติน โนโวเซลอฟเขียนบทความสามหน้าที่อธิบายถึงการค้นพบของพวกเขา มันถูกปฏิเสธสองครั้งโดยธรรมชาติ โดยผู้วิจารณ์คนหนึ่งกล่าวว่าการแยกวัสดุสองมิติที่มีเสถียรภาพนั้นเป็นไปไม่ได้ และอีกคนหนึ่งไม่เห็น "ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่เพียงพอ" ในนั้น แต่ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2547 บทความเรื่อง "Electric Field Effect in Atomically Thick Carbon Films" ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science ซึ่งสร้างความประทับใจให้กับนักวิทยาศาสตร์อย่างมาก ก่อนที่พวกเขาจะมองเห็น จินตนาการก็กลายเป็นความจริง
หิมะถล่มแห่งการค้นพบ
ห้องปฏิบัติการทั่วโลกเริ่มทำการวิจัยโดยใช้เทคนิคเทปกาวของ Geim และนักวิทยาศาสตร์ได้ระบุคุณสมบัติอื่นๆ ของกราฟีน แม้ว่ามันจะเป็นวัสดุที่บางที่สุดในจักรวาล แต่ก็แข็งแกร่งกว่าเหล็กถึง 150 เท่า กราฟีนได้รับการพิสูจน์แล้วว่ายืดหยุ่นได้เหมือนยาง และสามารถยืดได้ถึง 120% ของความยาวทั้งหมด จากการวิจัยของ Philip Kim และนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย พบว่าวัสดุนี้นำไฟฟ้าได้มากกว่าที่เคยพบ คิมใส่กราฟีนในสุญญากาศที่ไม่มีวัสดุอื่นใดสามารถชะลอการเคลื่อนที่ของอนุภาคย่อยของอะตอมได้ และแสดงให้เห็นว่ามี "ความคล่องตัว" ซึ่งเป็นความเร็วที่ประจุไฟฟ้าเดินทางผ่านเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเร็วกว่าซิลิคอนถึง 250 เท่า
เทคเรซ
ในปี 2010 หกปีหลังจากการค้นพบโดย Andrei Geim และ Konstantin Novoselov พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลในที่สุด ในขณะนั้น สื่อเรียกกราฟีนว่าเป็น "วัตถุมหัศจรรย์" ซึ่งเป็นสารที่ "สามารถเปลี่ยนโลกได้" เขาได้รับการติดต่อจากนักวิจัยทางวิชาการในสาขาฟิสิกส์ วิศวกรรมไฟฟ้า ยา เคมี ฯลฯ สิทธิบัตรสำหรับการใช้กราฟีนในแบตเตอรี่ หน้าจอแบบยืดหยุ่น ระบบแยกเกลือออกจากน้ำ เซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสูง ไมโครคอมพิวเตอร์ที่เร็วพิเศษ
นักวิทยาศาสตร์ในประเทศจีนได้สร้างวัสดุที่เบาที่สุดในโลก - กราฟีนแอร์เจล น้ำหนักเบากว่าอากาศ 7 เท่า โดยสสาร 1 ลูกบาศก์เมตรมีน้ำหนักเพียง 160 กรัม กราฟีนแอร์เจลถูกสร้างขึ้นโดยการทำให้แห้งแบบเยือกแข็งเจลที่ประกอบด้วยกราฟีนและนาโนทิวบ์
ถึงมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ที่ซึ่งเกมและโนโวเซลอฟทำงาน รัฐบาลอังกฤษทุ่มเงิน 60 ล้านดอลลาร์เพื่อสร้างสถาบันกราฟีนแห่งชาติ ซึ่งจะทำให้ประเทศอยู่ในระดับที่เท่าเทียมกับผู้ถือสิทธิบัตรที่ดีที่สุดในโลก ได้แก่ เกาหลี จีน และสหรัฐอเมริกา ซึ่งเริ่ม แข่งกันสร้างผลิตภัณฑ์ปฏิวัติวงการครั้งแรกของโลกโดยใช้วัสดุใหม่
ตำแหน่งกิตติมศักดิ์และรางวัล
การทดลองลอยตัวด้วยแม่เหล็กของกบที่มีชีวิตไม่ได้ให้ผลลัพธ์อย่างที่ Michael Berry และ Andrey Game คาดหวังไว้ พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลอิกในปี 2000
ในปี 2549 เกมได้รับรางวัล Scientific American 50
ในปี 2550 สถาบันฟิสิกส์ได้มอบรางวัล Mott Prize และเหรียญรางวัลให้แก่เขา ในเวลาเดียวกัน เกมได้รับเลือกให้เป็น Fellow of the Royal Society
เกมและโนโวเซลอฟแบ่งปันรางวัล Europhysics Prize ประจำปี 2008 "สำหรับการค้นพบและการแยกชั้นคาร์บอนโมโนโทมิกและการกำหนดคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่โดดเด่นของมัน" ในปี 2009 เขาได้รับรางวัล Kerber
รางวัล Andre Geim John Carthy ปี 2010 จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ มอบให้ "สำหรับการทดลองและการศึกษากราฟีน ซึ่งเป็นคาร์บอนสองมิติ"
ในปี 2010 เขาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์กิตติมศักดิ์หนึ่งในหกแห่งของ Royal Society และ Hughes Medal "สำหรับการค้นพบกราฟีนที่ปฏิวัติวงการและคุณสมบัติอันน่าทึ่งของมัน" Geim ได้รับปริญญาเอกกิตติมศักดิ์จาก Delft University of Technology, ETH Zurich, Universitiesแอนต์เวิร์ปและแมนเชสเตอร์
ในปี 2010 เขาได้รับรางวัล Order of the Netherlands Lion จากผลงานด้านวิทยาศาสตร์ของเนเธอร์แลนด์ ในปี 2555 เกมได้รับการเลื่อนตำแหน่งเป็นอัศวินตรี เขาได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Foreign Corresponding Member of the United States Academy of Sciences ในเดือนพฤษภาคม 2012
ผู้ได้รับรางวัลโนเบล
Game และ Novoselov ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2010 จากผลงานบุกเบิกด้าน graphene เมื่อได้ยินเกี่ยวกับรางวัลนี้ Game กล่าวว่าเขาไม่คาดว่าจะได้รับรางวัลในปีนี้และไม่มีแผนที่จะเปลี่ยนแผนทันที นักฟิสิกส์สมัยใหม่ได้แสดงความหวังว่ากราฟีนและผลึกสองมิติอื่น ๆ จะเปลี่ยนชีวิตประจำวันของมนุษยชาติในลักษณะเดียวกับที่พลาสติกทำ รางวัลนี้ทำให้เขาเป็นคนแรกที่ชนะทั้งรางวัลโนเบลและรางวัลอิกโนเบลในเวลาเดียวกัน การบรรยายจัดขึ้นเมื่อวันที่ 8 ธันวาคม 2010 ที่มหาวิทยาลัยสตอกโฮล์ม
