السير أندريه كونستانتينوفيتش جيم زميل الجمعية الملكية ، وزميل جامعة مانشستر وعالم فيزياء بريطاني هولندي روسي المولد. جنبًا إلى جنب مع كونستانتين نوفوسيلوف ، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2010 عن عمله في الجرافين. وهو حاليًا أستاذ Regius ومدير مركز علوم الميزو وتكنولوجيا النانو في جامعة مانشستر.
اندريه جيم: السيرة الذاتية
ولد في 21/10/58 في عائلة كونستانتين ألكسيفيتش جايم ونينا نيكولاييفنا باير. كان والديه مهندسين سوفياتيين من أصل ألماني. وفقًا لجيم ، كانت جدة والدته يهودية وكان يعاني من معاداة السامية لأن اسمه الأخير يبدو يهوديًا. اللعبة لديها شقيق فلاديسلاف. في عام 1965 انتقلت عائلته إلى نالتشيك ، حيث درس في مدرسة متخصصة في اللغة الإنجليزية. بعد التخرج مع مرتبة الشرف ، حاول مرتين أن يدخل MEPhI ، لكن لم يتم قبوله. ثم تقدم بطلب إلى معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا ، وتمكن هذه المرة من الدخول. وفقا لهووفقًا له ، درس الطلاب بجد - كان الضغط شديدًا لدرجة أن الناس غالبًا ما ينهارون ويتركون دراستهم ، وانتهى بعضهم بالاكتئاب والفصام والانتحار.
مهنة أكاديمية
حصل Andrey Geim على الدبلوم في عام 1982 ، وفي عام 1987 حصل على درجة الدكتوراه في فيزياء المعادن من معهد فيزياء الجوامد التابع لأكاديمية العلوم الروسية في تشيرنوغولوفكا. وفقًا للعالم ، في ذلك الوقت لم يكن يريد متابعة هذا الاتجاه ، مفضلاً فيزياء الجسيمات الأولية أو الفيزياء الفلكية ، لكنه اليوم راضٍ عن اختياره.
Game عملت كباحث في معهد تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة في الأكاديمية الروسية للعلوم ، ومنذ عام 1990 في جامعات نوتنغهام (مرتين) وباث وكوبنهاغن. وفقا له ، يمكنه إجراء البحوث في الخارج ، وليس التعامل مع السياسة ، ولهذا قرر ترك الاتحاد السوفيتي.
العمل في هولندا
تولى Andrey Geim أول منصب بدوام كامل له في عام 1994 ، عندما أصبح أستاذًا مساعدًا في جامعة Nijmegen ، حيث درس الموصلية الفائقة الوسيطة. حصل لاحقًا على الجنسية الهولندية. كان كونستانتين نوفوسيلوف أحد طلابه المتخرجين ، والذي أصبح شريكه البحثي الرئيسي. ومع ذلك ، وفقًا لجيم ، كانت مسيرته الأكاديمية في هولندا بعيدة كل البعد عن كونها وردية. عُرض عليه الأستاذية في Nijmegen و Eindhoven ، لكنه رفض ذلك لأنه وجد النظام الأكاديمي الهولندي هرميًا للغاية ومليئًا بالسياسة التافهة ، وهو مختلف تمامًا عن النظام البريطاني ، حيث يتساوى كل موظف في الحقوق.في محاضرة نوبل التي ألقاها في وقت لاحق ، قال جيم إن هذا الموقف كان سرياليًا بعض الشيء ، حيث تم الترحيب به خارج أسوار الجامعة ترحيباً حاراً في كل مكان ، بما في ذلك مشرفه وعلماء آخرون.
الانتقال إلى المملكة المتحدة
في عام 2001 ، أصبح Game أستاذًا للفيزياء في جامعة مانشستر ، وفي عام 2002 تم تعيينه مديرًا لمركز مانشستر لعلوم الميزو وتكنولوجيا النانو وأستاذًا لانغورثي. انتقلت زوجته والمتعاونة منذ فترة طويلة إيرينا غريغوريفا إلى مانشستر كمدرس. في وقت لاحق انضم إليهم كونستانتين نوفوسيلوف. منذ عام 2007 ، كان Game زميلًا أول في مجلس أبحاث الهندسة والعلوم الفيزيائية. في عام 2010 ، عينته جامعة Nijmegen أستاذًا للمواد المبتكرة وعلم النانو.
بحث
وجدت
Game طريقة بسيطة لعزل طبقة واحدة من ذرات الجرافيت ، المعروفة باسم الجرافين ، بالتعاون مع علماء من جامعة مانشستر و IMT. في أكتوبر 2004 ، نشرت المجموعة النتائج التي توصلت إليها في مجلة Science.
يتكون الجرافين من طبقة من الكربون ، يتم ترتيب ذراتها على شكل سداسيات ثنائية الأبعاد. إنها أنحف مادة في العالم ، كما أنها واحدة من أقوى وأقوى المواد. تحتوي المادة على العديد من الاستخدامات المحتملة وهي بديل ممتاز للسيليكون. قال جايم إن أحد الاستخدامات الأولى للجرافين يمكن أن يكون تطوير شاشات اللمس المرنة. لم يقم ببراءة اختراع للمادة الجديدة لأنها تتطلب بعض الشيءنطاق وشريك في الصناعة.
كان الفيزيائي يطور مادة لاصقة تقليدًا بيولوجيًا عُرفت باسم شريط الوزغة بسبب التصاق أطراف الوزغة. لا تزال هذه الدراسات في مراحلها الأولى ، ولكنها تعطي الأمل بالفعل في أن يتمكن الناس في المستقبل من تسلق الأسقف مثل الرجل العنكبوت.
في عام 1997 ، درست Game تأثيرات المغناطيسية على الماء ، مما أدى إلى الاكتشاف الشهير لارتفاع الماء المغنطيسي المباشر ، والذي أصبح معروفًا على نطاق واسع بسبب عرض ضفدع يحلق. كما عمل على الموصلية الفائقة والفيزياء المتوسطة.
فيما يتعلق باختيار موضوعات بحثه ، قال جيم إنه يحتقر نهج الكثيرين في اختيار موضوع لدرجة الدكتوراه ثم الاستمرار في نفس الموضوع حتى التقاعد. قبل أن يحصل على أول منصب بدوام كامل ، قام بتغيير موضوعه خمس مرات وساعده ذلك على تعلم الكثير.
في ورقة بحثية عام 2001 ، عين الهامستر المحبوب تيشا كمؤلف مشارك.
تاريخ اكتشاف الجرافين
في إحدى أمسيات خريف عام 2002 ، كان أندريه جيم يفكر في الكربون. تخصص في المواد الرقيقة مجهريًا وتساءل كيف يمكن لأرق طبقات المادة أن تتصرف في ظل ظروف تجريبية معينة. كان الجرافيت ، المكون من أفلام أحادية الذرة ، مرشحًا واضحًا للبحث ، لكن الطرق القياسية لعزل العينات فائقة الرقة ستؤدي إلى زيادة درجة حرارتها وتدميرها. لذا عينت Game أحد طلاب الدراسات العليا الجدد ، دا جيانغ ،حاول الحصول على عينة رقيقة قدر الإمكان ، حتى بضع مئات من طبقات الذرات ، عن طريق صقل بلورة من الجرافيت بحجم بوصة واحدة. بعد بضعة أسابيع ، أحضر جيانغ حبة من الكربون في طبق بتري. بعد فحصه تحت المجهر ، طلب منه Game المحاولة مرة أخرى. قال جيانغ أن هذا هو كل ما تبقى من الكريستال. بينما قام غيم بتوبيخه مازحا لمسحه جبلًا للحصول على حبة رمل ، رأى أحد كبار السن كتلًا من الشريط المستخدم في سلة المهملات ، حيث كان الجانب اللاصق مغطى بطبقة رمادية لامعة قليلاً من بقايا الجرافيت.
في المختبرات حول العالم ، يستخدم الباحثون الشريط اللاصق لاختبار الخصائص اللاصقة للعينات التجريبية. طبقات الكربون التي يتكون منها الجرافيت مرتبطة بشكل فضفاض (منذ عام 1564 ، تم استخدام المادة في أقلام الرصاص ، حيث تترك علامة مرئية على الورق) ، بحيث يفصل الشريط اللاصق المقاييس بسهولة. وضعت اللعبة قطعة من الشريط اللاصق تحت المجهر ووجدت أن سمك الجرافيت أرق مما رآه حتى الآن. من خلال طي الشريط والضغط عليه وتفكيكه ، تمكن من تحقيق طبقات أرق.
نجحت اللعبة في عزل مادة ثنائية الأبعاد لأول مرة: طبقة أحادية الذرة من الكربون ، والتي تبدو تحت المجهر الذري كشبكة مسطحة من السداسيات ، تذكرنا بقرص العسل. أطلق علماء الفيزياء النظرية على هذه المادة الجرافين ، لكنهم لم يفترضوا أنه يمكن الحصول عليها في درجة حرارة الغرفة. بدا لهم أن المادة سوف تتحلل إلى كرات مجهرية. بدلاً من ذلك ، رأى Game أن الجرافين بقي في واحدالطائرة التي تموج كما تستقر المادة
الجرافين: خصائص رائعة
استعانت لعبة Andrei Game بمساعدة طالب الدراسات العليا Konstantin Novoselov ، وبدأوا في دراسة مادة جديدة لمدة أربعة عشر ساعة في اليوم. على مدار العامين التاليين ، أجروا سلسلة من التجارب ، اكتشفوا خلالها الخصائص المذهلة للمادة. بسبب هيكلها الفريد ، يمكن للإلكترونات ، دون أن تتأثر بطبقات أخرى ، أن تتحرك عبر الشبكة دون عوائق وبسرعة غير عادية. موصلية الجرافين أكبر بآلاف المرات من موصلية النحاس. كان الكشف الأول للعبة هو ملاحظة "تأثير المجال" الواضح الذي يحدث في وجود مجال كهربائي ، والذي يسمح بالتحكم في التوصيل. هذا التأثير هو أحد الخصائص المميزة للسيليكون المستخدم في رقائق الكمبيوتر. يشير هذا إلى أن الجرافين يمكن أن يكون بديلاً يبحث عنه مصنعو أجهزة الكمبيوتر منذ سنوات.
الطريق إلى الاعتراف
كتب
Game و Konstantin Novoselov ورقة من ثلاث صفحات تصف اكتشافاتهم. تم رفضه مرتين من قبل الطبيعة ، حيث قال أحد المراجعين إن عزل مادة مستقرة ثنائية الأبعاد أمر مستحيل ، والآخر لا يرى "تقدمًا علميًا كافيًا" فيه. ولكن في أكتوبر 2004 ، نُشر مقال بعنوان "تأثير المجال الكهربائي في أغشية الكربون السميكة ذريًا" في مجلة Science ، مما ترك انطباعًا كبيرًا لدى العلماء - أمام أعينهم ، أصبح الخيال حقيقة.
انهيار جليدي للاكتشافات
بدأت المعامل في جميع أنحاء العالم البحث باستخدام تقنية الشريط اللاصق من Geim ، وقد حدد العلماء خصائص أخرى للجرافين. على الرغم من أنها كانت أنحف مادة في الكون ، إلا أنها كانت أقوى 150 مرة من الفولاذ. أثبت الجرافين أنه مرن ، مثل المطاط ، ويمكن أن يمتد حتى 120٪ من طوله. بفضل البحث الذي أجراه فيليب كيم ، ثم العلماء في جامعة كولومبيا ، وجد أن هذه المادة موصلة للكهرباء أكثر مما وجدت سابقًا. وضع كيم الجرافين في فراغ حيث لا يمكن لأي مادة أخرى أن تبطئ حركة الجسيمات دون الذرية ، وأظهر أن لديها "قابلية للتنقل" - السرعة التي تنتقل بها الشحنة الكهربائية عبر أشباه الموصلات - 250 مرة أسرع من السيليكون.
سباق التكنولوجيا
في عام 2010 ، بعد ست سنوات من الاكتشاف الذي قام به Andrei Geim و Konstantin Novoselov ، مُنحت جائزة نوبل لهم بعد كل شيء. في ذلك الوقت ، وصفت وسائل الإعلام الجرافين بأنه "مادة عجيبة" ، وهي مادة "يمكن أن تغير العالم". اتصل به باحثون أكاديميون في مجالات الفيزياء ، والهندسة الكهربائية ، والطب ، والكيمياء ، وما إلى ذلك. وتم إصدار براءات اختراع لاستخدام الجرافين في البطاريات ، والشاشات المرنة ، وأنظمة تحلية المياه ، والخلايا الشمسية المتقدمة ، وأجهزة الكمبيوتر الدقيقة فائقة السرعة.
ابتكر العلماء في الصين أخف مادة في العالم - الجرافين الهوائي. إنه أخف 7 مرات من الهواء - يزن متر مكعب واحد من المادة 160 جرام فقط. يتم إنشاء إيروجيل الجرافين بالتجميد وتجفيف مادة هلامية تحتوي على الجرافين والأنابيب النانوية.
إلى جامعة مانشستر ،حيث تعمل Game و Novoselov ، استثمرت الحكومة البريطانية 60 مليون دولار لإنشاء معهد الجرافين الوطني على أساسه ، مما سيسمح للبلاد بأن تكون على قدم المساواة مع أفضل حاملي براءات الاختراع في العالم - كوريا والصين والولايات المتحدة ، التي بدأت السباق لخلق المنتجات الثورية الأولى في العالم على أساس المواد الجديدة.
الألقاب والجوائز الفخرية
لم تحقق تجربة الرفع المغناطيسي لضفدع حي النتيجة التي توقعها مايكل بيري وأندري غيم. مُنحت لهم جائزة Ig Nobel في عام 2000
في عام 2006 ، حصلت اللعبة على جائزة Scientific American 50.
في عام 2007 ، منحه معهد الفيزياء جائزة وميدالية Mott. في الوقت نفسه ، تم انتخاب Game زميلًا في الجمعية الملكية.
تشاركت شركة Novoselov و Novoselov جائزة Europhysics لعام 2008 "لاكتشاف وعزل الطبقة أحادية الذرة من الكربون وتحديد خصائصها الإلكترونية الرائعة." في عام 2009 ، حصل على جائزة كيربر
تم منح جائزة Andre Geim John Carthy لعام 2010 من الأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم "لإدراكه التجريبي ودراسته للجرافين ، وهو شكل ثنائي الأبعاد من الكربون."
أيضًا في عام 2010 ، حصل على واحدة من الأستاذية الفخرية الست للجمعية الملكية وميدالية هيوز "لاكتشافه الثوري للجرافين وخصائصه الرائعة". حصل جايم على الدكتوراه الفخرية من جامعة دلفت للتكنولوجيا ، و ETH زيورخ ، والجامعاتأنتويرب ومانشستر.
في عام 2010 حصل على وسام الأسد الهولندي لمساهماته في العلوم الهولندية. في عام 2012 ، لخدمات العلوم ، تمت ترقية Game إلى فرسان البكالوريوس. تم انتخابه عضوًا مراسلًا أجنبيًا في أكاديمية العلوم الأمريكية في مايو 2012
الحائز على جائزة نوبل
حازت Game و Novoselov على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 لعملهما الرائد في الجرافين.وبالسمع عن الجائزة ، قال Game إنه لا يتوقع استلامها هذا العام وليس لديه أي خطط لتغيير خططه الفورية. أعرب عالم فيزياء حديث عن أمله في أن يغير الجرافين والبلورات ثنائية الأبعاد الأخرى الحياة اليومية للبشرية بنفس الطريقة التي فعلها البلاستيك. جعلته هذه الجائزة أول شخص يفوز بجائزة نوبل وجائزة Ig Nobel في نفس الوقت. وألقيت المحاضرة يوم 8 ديسمبر 2010 في جامعة ستوكهولم.
