Nobel 2010 z Fizyki


5 października 2010 w Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk przyznano Nagrodę Nobla 2010 z fizyki dwóm naukowcom pracującym w University of Manchester w Wielkiej Brytanii.

Udało im się odkryć materiał, którego istnienie podejrzewano już od ponad 30 lat. Grafen to dwuwymiarowa czyli wykonana z jednoatomowej warstwy węgla uporządkowana siatka atomów. Ukryty w zwykłych ołówkach, w smarach, farbach, naczyniach ognioodpornych, elektrodach. Jest nie tylko jest najcieńszy na świecie, ale i najmocniejszy – pod tym względem przewyższa nawet stal. Grafen przewodzi ciepło ponad dziesięć razy lepiej niż srebro a prąd znacznie lepiej niż krzem czy miedź. Jest niezwykle lekki i prawie niewidoczny.

struktura grafenu

Opracowana przez nich metoda otrzymywania tej odmiany węgla jest prosta i nie wymaga żadnych zaawansowanych technologii. Początkowo do uzyskiwania grafenu używali zwykłej biurowej taśmy klejącej, za pomocą której zrywali kolejne warstwy grafitu, aż doszli do płatków węgla o grubości jednego atomu. Płatki te, po umieszczeniu na krzemowym podłożu, widoczne są pod specjalnym mikroskopem. Teoretycznie znalezienie tych płatków nie powinno być trudne. Najlepsze metody pozwalały jednak osiągnąć grubość około 100 atomów. Nanorurki oraz fulereny (Nagroda Nobla z chemii w 1996) to po prostu zwinięty grafen. O grafenie odkrywcy pisali już sześć lat temu, aby jednak przedstawić go nauce, należało dokładnie zbadać właściwości jego struktury i opisać. W dalszych badaniach nie wystarczyła już taśma samoprzylepna, a do pracy włączyło się wiele laboratoriów koordynowanych przez szwedzki Chalmers University of Technology. Gaim i Novoselov oraz wielu innych badaczy, prowadząc badania nad nowym materiałem, korzystali z grafenu powstającego w Polsce, ponieważ niewiele ośrodków na świecie potrafi go już wytwarzać.

Grafen, chociaż to jeszcze tylko teoria, umożliwia budowanie superszybkich energooszczędnych tranzystorów. Procesor grafenowy będzie w stanie osiągnąć częstotliwość pracy od 500 do 1000 gigaherców. Praktyczne zastosowania grafenu obejmują nie tylko nowe szybsze tranzystory ale też rozwój ekranów dotykowych, nowe metody sekwencjonowania DNA, nowych bardziej wytrzymałych materiałów kompozytowych, sensorów chemicznych i wiele, wiele innych technologii. Po warstwie grafenu elektrony mkną z prędkością ok. 1/300 prędkości światła. To pozwala na badanie efektów relatywistycznych w laboratorium bez użycia wielkich akceleratorów cząstek. Umożliwia badanie zjawisk teoretycznie przewidywanych, np. efekt tunelowy Kleina opisujący przenikanie elektronów przez barierę tak, jakby jej wcale nie było.

Kim są ci ludzie?
Andre Geim (Andriej Konstantinowicz Gejm)

– obywatel Danii, urodzony w Soczi w 1958 roku (Rosja),
– studia w Moskiewskim Instytucie Fizyczno-Technicznym na kierunku ogólnej fizyki stosowanej
– doktorat w Instytucie Ciała Stałego w Centrum Naukowym Rosyjskiej Akademii Nauk
– otrzymał w 2000 r. AntyNobla za eksperymenty nad żabami lewitującymi w polu magnetycznym. Pracował wtedy na Uniwersytecie w Nijmegen w Holandii. Współautorem tej pracy był H.A.M.S. ter Tisha, czyli… chomik Geima o imieniu Tisha, który jednak pozostaje do dziś w cieniu swego opiekuna.
Oto ich wspólna publikacja

Konstantin Novoselov (Konstantin Siergiejewicz Nowosiołow)

– urodzony w 1974, Niżny Tagił, Rosja (obywatelstwo rosyjskie i angielskie)
– ukończone z wyróżnieniem studia studia w Moskiewskim Instytucie Fizyczno-Technicznym
– doktorant w Czernogołowce w Instytucie problemów technologii mikroelektronicznych Rosyjskiej Akademii Nauk
– asystent Andrieja Gejma na uniwersytecie w Nijmegen w Holandii

artykuły na ten temat: Gazeta.pl, NobelPrize.org (plus informacja dla mediów), Rzeczpospolita (plus obrazki oraz artykuł o Nowosiełowie i Gejmie),

,

%d bloggers like this: