5 октября были удостоены Нобелевской премии в области физики за 2010 год за создание самого тонкого в мире углеродного материала – ГРАФЕНА, работающие ныне в Великобритании воспитанники российской научной школы Андрей Гейм и Константин Новосёлов.

Андрей Гейм родился в 1958 году, а Константин Новосёлов - в 1974-м. С 2001 года оба лауреата сотрудники Университета Манчестера.

Российские физики открыли ГРАФЕН всего шесть лет назад. Это второй раз, когда престижную награду дают за открытие нового углеродного материала, причём без существенных практических приложений, завоевавших рынок. О значении этого достижения для России рассказал Иван Бобринецкий - старший научный сотрудник МИЭТа, работающий в области наноэлектроники.

«В середине лета в Монреале я участвовал в конференции NanoTubes-2010 - это престижная научная конференция по углеродным наноструктурам, - и там делал доклад Андре Гейм, он рассказывал о перспективах применения ГРАФЕНА. Константин Новосёлов там не выступал, как и на других подобных конференциях, где мне довелось бывать. И мне всегда казалось немного странным, что Новосёлов сам редко выступает, а чаще всего докладывают его соавторы – Гейм или Морозов. Это, безусловно, характеризует его как скромного человека».

Андрей Гейм и Константин Новосёлов – первые учёные, которым удалось получить ГРАФЕН. Способ, который они использовали, теперь широко применяется во всех лабораториях: с помощью обычного скотча от графита отщепляют достаточно тонкие слои, часть из которых оказывается одноатомными, удивительно, но такой слой возможно увидеть с помощью светового микроскопа. Сегодня разработан ряд других способов получения ГРАФЕНА, например, термическое разложение подложки слоя кремния, при котором ГРАФЕН формируется на поверхности этой плёнки.

«Новосёлов и Гейм открыли ГРАФЕН в 2004 году. Тогда мы пытались осуществить их метод у себя в лаборатории, но он оказался довольно невоспроизводимым. Из нескольких сотен итераций можно получить один графеновый листик. Нас всегда волновали подробности технологии, мы с коллегами интересовались у Гейма, но оказалось, что и они также получали материал – долго и упорно. Так вот, за шесть лет технология получения ГРАФЕНА ушла далеко вперёд, она позволяет теперь делать графеновые листы диаметром до 50 сантиметров», - рассказал Ю. Лин из Исследовательского центра IBM на монреальской конференции.

ГРАФЕН – перспективы использования

ГРАФЕН - это слой углерода толщиной в один атом, похожий по структуре на соты. На сегодняшний день это самый тонкий и самый прочный из материалов, известных человечеству. Предполагается, что в ближайшие годы он начнёт играть большую роль в наноэлектронике, например, произойдёт замена кремниевых транзисторов на более маленькие и быстродействующие – графеновые.

ГРАФЕН - это аллотропная форма углерода, монослой. Простым способ можно объяснить так: карандаш, которым Вы пишете, оставляет слои на бумаге – это в сущности графеновые слои. Нанотрубки изучают уже два десятка лет, а ГРАФЕН всего шесть, но прогресс в отношении этих материалов практически одинаковый. Сейчас уже есть транзисторы на основе ГРАФЕНА. В Монреале на NanoTubes-2010 Samsung демонстрировал гибкие дисплеи с диагональю до 70 сантиметров, где один из проводящих электродов сделан из ГРАФЕНА. Ведь графен - это прозрачное вещество, обладающее высокой проводимостью. Другое направление, где находит применение графен – высокопроводящие прозрачные покрытия, это фотоэлектроника, солнечные батареи, где один из электродов должен быть прозрачным.

Технологические трудности, тормозящие внедрение нанотрубок в функциональные элементы цифровой электроники, актуальны и для ГРАФЕНА. Как и графит, графен - это полуметалл, и в нём трудно добиться высокого соотношения токов включения-выключения. В транзисторе это соотношение может составлять несколько порядков. У графена этот показатель не превышает 100:1. Так что перспективы его применения в цифровой электронике не совсем пока ясны, так же, как и перспективы нанотрубок. Гораздо яснее будущее, связанное с применением ГРАФЕНА в аналоговой электронике - в радиочастотных приборах, радарах, средствах телекоммуникации, средствах отображения информации. Об этом рассказывал Андрей Гейм на конференции. В этом направлении графен рассматривается как элемент аналоговой электроники. В несколько рискованном сравнении ГРАФЕН выступает как высокопроводящий элемент при комнатной температуре.

«Есть два пути работы с наноструктурами: сверху вниз и снизу вверх. Путём «сверху вниз» идёт наша традиционная микроэлектроника, когда отсекается лишнее от куска кремния и получается маленький транзистор, - продолжает Иван Бобринецкий. - И мы в лаборатории так делали, и Гейм так делал - брали графит и расщепляли его до минимального элемента, до одиночной чешуйки толщиной в один атом. Мы увидели здесь технологическую проблему и предложили использовать методы традиционной микроэлектроники – такие как, фотолитография, ионная литография – для обрезки всего лишнего и создания нанометровых каналов. Это, по сути, технология, разрабатываемая нами в МИЭТ. Развивается и другой путь – «снизу вверх», причём буквально за два года в мире достигли впечатляющих результатов. Сейчас методом осаждения можно вырастить на любой поверхности любого размера графеновую плёнку. Хотя потом возникает проблема – как снять эту графеновую плёнку с основы, на которой она выросла, и перенести, к примеру, на монитор. И в России это можно сделать, у нас есть новейшее оборудование. То есть научный вклад России в работу с графенами достаточно весом. Но если говорить о внедрении, об инновациях, то с этим хуже. И это обидно, потому что направление создания элементов электроники на основе ГРАФЕНА перспективное. Например, авторитетный учёный Фаэдон Аворис из IBM сейчас полностью переключился с нанотрубок на графен. А эта фирма тонко чувствует инновационную составляющую.

Меня удивляет, что Нобелевскую премию за ГРАФЕН дали так быстро. Конечно, этому материалу сделали колоссальную рекламу, в том числе крупные корпорации, но ведь на рынке из него изделий нет. За фуллерен тоже быстро премию дали. Хотя если посмотреть на применение фуллерена, то кроме антиоксидантных кремов, выпускаемых товарищами из Китая, особого прогресса нет. Использование же фуллеренов в составе композита также не является массовым. Возможно, наметился тренд – отмечают открытие новых углеродных материалов. Эксперты, и я в их числе, рассчитывают, что мы скоро перейдём к элементной электронике на основе углерода. В целом меня как учёного, больше десяти лет занимающегося нанотрубками, отношение Нобелевского комитета к новым углеродным материалам не может не радовать».

Нобелевского лауреата в Сколково не будет

В России переход к инновациям, конечно, слабоват – может быть, из-за отсутствия рынка и компаний, которые готовы поддержать эти работы. В рамках научного института невозможно сделать фабрику по производству ГРАФЕНА, а это ведь основная на данный момент задача. Сейчас основной разработчик графеновой продукции - Samsung и Fujitsu. Становится ясно, что Россия в плане внедрения данных технологий уже отстала. Да и к учёным в этой области, тем, кто живёт и работает в России, в мире предвзятое отношение. На канадской конференции было 700 докладчиков, из них около 15 россиян - достаточно маленькая группа, и ни один не был удостоен устного доклада в отличие от коллег и соотечественников, работающих за рубежом. Возможно, теперь, когда Гейму и Новосёлову присудили Нобелевскую премию, отношение к российским ученым изменится. Ведь это означает, что в России и теперь делают открытия мирового уровня.

Руководитель департамента международного сотрудничества фонда «Сколково», - Алексей Ситников, заявил журналистам, что готов пригласить Нобелевских лауреатов к участию в проекте.

Но Нобелевский лауреат российского происхождения Андрей Гейм сейчас имеет гражданство Нидерландов и не заинтересован в проекте «Сколково», который сейчас активно продвигают российские власти. В интервью Русской службе новостей ученый отметил, что о намерении России пригласить его работать в «Сколково» он «не знает и знать не хочет».

«Меня это никак не интересует. У меня нет российского гражданства, я гражданин Голландии, там у Вас люди что – с ума посходили совсем? Считают, что если они кому-нибудь отсыпят мешок золота, то можно всех пригласить?», - заявил Гейм.

Как сказал Андрей Гейм в интервью журналистам, ГРАФЕН мог быть создан и в России, однако «шансы его создания были 1 из 1000 – по сравнению с тем, что можно было сделать за границей». По этой причине физик когда-то и принял решение уехать.