Нобелевскую премию получили выпускники МФТИ

Вчера Нобелевский комитет присудил Нобелевскую премию по физике 2010 года россиянам Андре Гейму и Константину Новосёлову за открытие и исследование графена. «Известия» расспросили лауреата и его коллег, как он пришел к такому открытию.

В апреле прошлого года «Известия» (29.04.09, N 74) написали о присуждении престижной Европейской научной премии имени Кёрбера Андре Гейму за открытие нового видоизменения углерода — графена и тогда же предсказали, что этот выдающийся ученый вскоре получит Нобелевскую премию. Вчера так и произошло — за «потрясающие эксперименты по изучению двумерного вещества графена» Нобелевскую премию по физике 2010 года получили Андре Гейм и Константин Новосёлов.

Андрей Гейм, предпочитающий сейчас называть себя Андре, родился в Сочи в 1958 году и учился в средней школе в Нальчике, затем в знаменитом Физтехе. Кандидатскую диссертацию он защитил в черноголовском Институте физики твердого тела РАН, а в 1990 году уехал из России и в настоящее время работает директором Манчестерского центра междисциплинарных исследований и нанотехнологий.

Константин Новосёлов родился в Нижнем Тагиле в 1974 году, также окончил Московский физико-технический институт и работал после этого в Черноголовке, диссертацию защитил в голландском Университете Нёймегена и работает вместе с Андре Геймом в Манчестерском центре. В отличие от Андре Гейма, который имеет подданство Нидерландов, британец Константин Новосёлов сохранил российское гражданство.

В 2004 году Андре Гейм и Константин Новосёлов открыли принципиально новое вещество, названное ими графеном. Это новая после алмаза, графита, карбина и фуллерена аллотропическая модификация углерода, представляющая собой двумерную (плоскую) пленку из атомов углерода, расположенных в вершинах шестиугольников по принципу пчелиных сот. Всем известный «карандашный» графит получается, если составить стопку из слоев графена.

Графен — удивительное вещество. Пленка толщиной в один атом прозрачна, но обладает поразительной прочностью, в 200 раз превышающую прочность стали, и уникальной электропроводностью. Существование графена было теоретически предсказано еще в середине прошлого века, однако получить саму эту модификацию углерода долго не получалось. Гейм и Новосёлов использовали для этого метод отшелушивания слоев углерода с куска графита, однако получить графен удалось только после использования атомно-силового микроскопа, причем на подложке из диэлектрика — двуокиси кремния.

Из графена научились делать длинные прозрачные ленты, что обещает переворот в электронике и даже в мировой экономике, поскольку графен скорее всего скоро заменит кремний в микроэлектронике. Механические свойства графена позволят создать новые прочные, тонкие и эластичные материалы, которые можно будет использовать, например, в самолетостроении и автомобильной промышленности. Цена вопроса — даже не миллиарды, а чуть ли не триллионы долларов.

Любопытно, что в Манчестерском центре междисциплинарных исследований и нанотехнологий в группе профессора Андре Гейма помимо Константина Новосёлова работают в том числе Ирина Григорьева, Саша Григоренко, Александр Жуков, Леонид Пономаренко, Светлана Анисимова, Саша Майоров и Роман Горбачев. До присуждения ему Нобелевской премии профессор Андре Гейм получил шуточную Игнобелевскую премию за эксперимент по левитации — подвешиванию в воздухе живой лягушки, основанный на использовании эффекта высокотемпературной сверхпроводимости. А Константин Новосёлов является самым молодым нобелевским лауреатом по физике за последние 70 лет.

Гейм графеном не занимался, пока не появился Костя

Декан факультета общей и прикладной физики МФТИ Михаил Трунин вместе с Андреем Геймом начинал научную работу еще в ИФТТ — Институте физики твердого тела. Более молодому Константину Новоселову успел почитать лекции по физике металлов и полупроводников. С обоими общается регулярно. О своих друзьях Михаил Трунин рассказал корреспонденту «Известий» Николаю Морозову.

Михаил Трунин: Костю Новоселова я вижу чаще, чем Андрея Гейма. Оба они хорошие ребята, чего скрывать. Гейм лазил по горам.

Известия: Почему они уехали из страны?

Трунин: По той же причине, по которой уезжали остальные молодые ученые. Тяжелое здесь было время в 90-е. Первым покинул Россию Гейм, а потом и Костя перебрался к нему в Манчестерский институт. Там они и работают. Оба выпускники МФТИ. И заканчивали кафедры, которые расположены в Черноголовке — в Институте физики твердого тела, в Институте проблем технологии микроэлектроники. Это два академических института. Здесь же они и познакомились. Дальше по цепочке все это и развивалось. Андрей Гейм поехал в Голландию. Там определился со своим научным направлением. Потом он как обычно поменял позицию на более удачную. Перебрался в Манчестер. Сейчас заведует там центром нанотехнологий. И, как руководитель центра, он берет себе в сотрудники самых перспективных ученых.

Известия: Российских ученых?

Трунин: Если вы посмотрите состав его лаборатории, то увидите, что практически все — наши соотечественники. Андрей Голосов, Ира Григорьева — супруга Гейма и т. д.

Известия: Долго они работали над графеном?

Трунин: Гейм графеном не занимался, пока не появился Костя. Костя первым в мире сделал монослой. Андрей это оценил, и дальше они «раскрутили» все это дело. Поэтому, безусловно, это заслуга их обоих.

Пример лауреатов вдохновит молодежь

— Теоретические работы по графенам были выполнены еще в 60-е годы, но люди считали, что создать эти материалы невозможно, и поэтому даже не пытались, — рассказал «Известиям» директор Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов Российской академии наук профессор Вячеслав Тулин. — А наш Андрей Гейм оказался шустрым и попробовал — оказалось, можно. Он вообще отличался предприимчивостью, активностью. Но практически во всех работах, выполненных им за рубежом, участвовали и наши сотрудники. Наш Сергей Морозов до сих пор работает с ним и Константином Новоселовым и сейчас находится там, в Манчестере. Но уезжать насовсем не планирует. А вот Сергей Дубовик, весьма талантливый экспериментатор, который своими руками выполнил первые образцы графена, оставил науку и теперь занимается сельским хозяйством где-то на Оке. Сейчас ученым уровня завлабораторией стало работать легче — зарплата неплохая, есть жилье. А молодым начинать очень сложно — их заработок не выше 10 тысяч рублей, своей квартиры, как правило, нет. Конечно, среди них есть талантливые ребята, но как сложится их судьба в науке — зависит не только от таланта и знаний. Но в любом случае успех наших ученых их вдохновит, не сомневаюсь.

Как Нобелевский лауреат завалил вступительные в МИФИ

Наталья Белых, «Кабардино-Балкарская правда» — специально для «Известий»

Директор Центра мезофизики и нанотехнологий Манчестерского университета Андрей Гейм — выпускник школы N 3 города Нальчика. Правда, родился Андрей в Сочи. Семья переехала в Нальчик, когда ему было шесть лет. Для мальчика разлука с родным городом и друзьями стала тяжелым испытанием, но его переживания, как и все трудности, неизбежные при обустройстве на новом месте, во внимание не принимались. Его отцу предложили новую работу, не просто интересную и ответственную, а важную для всей страны. В Кабардино-Балкарии запускали новый завод, а для Гейма-старшего, как, наверное, для большинства людей его поколения, слова «долг» и «Родина» были не отвлеченными понятиями, а смыслом жизни. Вот так и получилось, что в первый класс Андрей пошел Нальчике, а после школы — сначала на каникулы, а потом в отпуск — приезжал сюда, к родителям.

Наш телефонный разговор начался с того, что Андрей («Прошу вас, просто Андрей, меня уже двадцать лет никто Андреем Константиновичем не называет!») рассказал о себе неожиданные подробности — за школьным порогом его ждала вовсе не ковровая дорожка к Нобелевской премии. При попытке поступить в МИФИ Андрея «завалили» на экзаменах. К провалу Гейм отнесся довольно спокойно, а вот о его причинах, прояснившихся гораздо позже, до сих пор говорит с обидой.

Андрей Гейм: Через несколько лет мне объяснили (и это было для меня шоком), что для того, чтобы поступить в этот вуз с немецкой фамилией, надо было прежде обратиться в первый отдел — если бы отец поручился за мою благонадежность, все было бы нормально. Но откуда мы, в Нальчике, могли знать такие тонкости? Вернулся домой, устроился на электровакуумный завод слесарем-электротехником. Родители наняли репетиторов по математике и физике, поскольку тогда причину неудачи мы видели только в наличии пробелов в знаниях. Занятия по математике, как я понял позже, были бесполезны — уровень подготовки в нашей школе был вполне достаточен для поступления. Уже во время учебы в институте, приехав на каникулы, случайно нашел свои тетради с контрольными по математике. Открыл и ужаснулся — как я эти задачи решал?! Вполне физтеховский уровень. Со стороны нашей учительницы, Валениды Федоровны Седневой, это был просто терроризм — давать всему классу задачи, требующие не только знаний, но и нетривиального мышления. Она приучала нас думать, искать — надо было извернуться, чтобы найти решение.

Репетитором по физике у меня в тот год был университетский преподаватель Валерий Гургенович Петросян. Он очень многому меня научил, прежде всего верному подходу к задачам: решать их можно и нужно не только с начала, но и с конца — когда хорошо понимаешь, что должно получиться в итоге, гораздо легче выстроить весь путь.

После второго провала на экзаменах в МИФИ понял, что ситуация непробиваемая. У меня на самом деле не было шансов поступить — нежелательных абитуриентов собирали в отдельной аудитории и предлагали им особые, заведомо непосильные задания. Забрал документы и в тот же год поступил в МФТИ, где, как оказалось, не было системы деления на тех, кого нужно и кого не нужно принять. Сейчас даже рад стечению обстоятельств, благодаря чему попал именно туда, куда следовало.

Известия: В институте, среди выпускников столичных школ, не чувствовали себя провинциалом?

Гейм: Не знаю, быть может, в районных, сельских школах учителя были послабее, но в Москве и Нальчике уровень образования в те годы был примерно одинаковый, больших отличий не почувствовал. Выпускники столичных спецшкол-интернатов, конечно, отличались от остальных. Но к концу второго курса, когда разница в объеме знаний сгладилась, и им пришлось туго: поначалу все было легко и знакомо, а тут надо было начинать работать наравне со всеми, если не хочешь безнадежно отстать.

Известия: Вы, как и в школе, учились отлично?

Гейм: Наверное, это у меня от отца — серьезное отношение к делу, которым занимаешься. Он очень любил повторять немецкую пословицу: «Завтра, завтра, не сегодня, все лентяи говорят». Приобретенная в школьные годы привычка выполнять все задания вовремя и как можно лучше в институте, как и в дальнейшей работе, оказалась весьма полезной. Четверка в дипломе только одна, и я ею горжусь — по политэкономии социализма. Не удалось мне найти логики в этом предмете.

Известия: Научной работой стали заниматься еще в студенческие годы?

Гейм: В Физтехе первые пять лет получают базовое образование, а потом направляются в академические институты, включаются в обычную институтскую деятельность. Образование нам давали очень хорошее, просто блестящее, а вот экспериментальная база науки представляла собой печальное зрелище.

Известия: Это и заставило уехать за границу?

Гейм: Я работал в одном из лучших академических институтов — Институте твердого тела РАН. В 90-м году получил стипендию Английского королевского общества и с тех пор в Россию возвращаюсь только на каникулы. Возможности для работы там и тут — небо и земля. А работа — очень большая часть жизни.

Известия: Но кроме работы есть и семья?

Гейм: Супруга тоже физик, преподает в том же Манчестерском университете. Она русская, Григорьева. После замужества сохранила свою фамилию, поскольку является самостоятельным ученым. И если в России постоянно спрашивали, как пишется моя фамилия, а ее никаких вопросов не вызывала, то теперь, в Великобритании, ей приходится диктовать свою фамилию по буквам. Мне трудно удержаться от смеха, глядя, как она в очередной раз мается, объясняя кому-нибудь по телефону, какая буква за какой следует. Нашей дочери восемь лет и она говорит, что родители у нее русские, а сама она голландка. У нее действительно голландский паспорт, поскольку она там родилась. Себя я считаю европейцем. И процентов на 20 кабардинобалкарцем: школьные годы определяют многое.

Известия: У вас есть увлечения помимо науки?

Гейм: В школе был не очень спортивным, а после института, уже в Черноголовке, стал ходить в горы. Это не альпинизм, скорее горный туризм — на вершины большой сложности не поднимаюсь. Эльбрус стал моим первым пятитысячником. И думаю, еще приеду, чтобы повторить восхождение. В прошлом году ходил в горах Эквадора, а моя любимая гора — Килиманджаро. Эльбрус, конечно, хорош, но это все-таки лишь большая гора среди других гор, а Килиманджаро — нечто совершенно необыкновенное, сказка посреди саванны.

Известия: Как вы полагаете, в чем преимущества советской научной школы?

Гейм: Когда у исследователя есть оборудование, и его много, он стремится все это использовать, задействовать. Среди деятельной суеты у него не остается времени остановиться и подумать. При отсутствии же инструментария, прежде чем поставить эксперимент «с помощью сургуча и бечевки», надо хорошенько подумать, задействовать фантазию и смекалку. Поэтому в комбинации с советской школой выживания и изобретательности прекрасные экспериментальные установки, имеющиеся на Западе, дают интересные результаты. Нам и в Черноголовке удавалось неплохо работать.

Известия: Сейчас в России на развитие науки выделяются немалые средства. Это позволит кардинально улучшить положение?

Гейм: Есть такой центр в Уорике — там стоят токарные и фрезерные станки для изготовления деталей с микронной точностью. Так вот, они переименовались в центр нанотехнологий и стали в технической документации писать: точность обработки не 3,5 микрона, как раньше, а 3500 нанометров. А больше ничего не изменилось. Я думаю, в России будет то же самое — сельхозуниверситеты, например, будут называть себя центрами наноаграрных технологий.

Мне кажется, российскую науку пытаются реформировать, копируя западные образцы организации. Появились классы администраторов и бизнесменов от науки. К счастью, я не министр и не мне решать, как из этой ситуации выбираться. Надо менять общую атмосферу, а на это требуется не одно и не два поколения. Это как в старом анекдоте: сколько университетов надо окончить, чтоб стать интеллигентом? Три: один должен окончить ты сам, другой — твой отец, а третий — твой дед.

Многие сейчас рвутся в зарубежные вузы, но я уверен, такого образования, как в Физтехе, не получишь ни в Гарварде, ни в Кембридже. И после учебы, мне кажется, неразумно спешить с отъездом. Прежде всего, надо постараться сделать все, что возможно, в родной стране. Как это ни банально, без усидчивости и трудолюбия — никуда. Когда уже добился чего-то, когда чувствуешь, что дальнейшее развитие исследований требует другой базы, можно пытаться найти ее, если не получается создать. Но сложностей на этом пути очень много. Тот же языковой барьер — уже много лет общаюсь и читаю лекции на английском и продолжаю постоянно его изучать. Думаю, лет через двадцать смогу сказать, что знаю язык.

Известия: Вы могли бы рассказать о сути своего открытия так, чтобы было понятно и тем, у кого нет красного диплома МФТИ?

Гейм: Мы живем в трехмерном мире, все материалы вокруг нас имеют три измерения, это заложено в фундаментальных законах природы. Теоретическими расчетами доказано, что вырастить двумерные кристаллы невозможно — они будут скручиваться, плавиться. Но если нельзя вырастить, это не значит — нельзя получить. Мы «вытащили» одну атомную плоскость слоистого кристалла графита. В нашем мире появилось нечто, имеющее длину, ширину и практически без высоты. Пластина, толщина которой один атом, то есть пренебрежимо мала. Никто никогда не видел ничего подобного. Графен настолько отличается от всего прежде существовавшего, что можно было ждать массы интересных сюрпризов, но что их будет настолько много, я не предполагал. Оказалось, что эта двумерная структура жесткая, прочная, упругая и жутко проводящая. Прогнозы приходится пересматривать каждые полгода — появляется нечто новое и абсолютно непредсказуемое.

+ + +

Одноклассник Андрея, заведующий кафедрой теоретической физики Кабардино-Балкарского государственного университета профессор Мурат Хоконов:

— Мы учились в школе с углубленным изучением английского языка. Тем не менее нам великолепно преподавалась математика, и меня впечатляло, как Андрей умудрялся вмещать в несколько строк решение задачи, занимающее у меня полстраницы. Ольга Михайловна Пешкова, наш классный руководитель, как-то приводила Андрея мне в пример, указывая, что отличник по физике может быть отличником и по русскому языку и литературе, мол, одно другому не мешает. Андрей, в отличие от меня, прекрасно учился по всем предметам, а не только по физике и математике. Класс у нас был очень дружный. Андрей держался независимо, был немногословен, но при этом всегда мог поддержать компанию и обладал чувством юмора. Я думаю, что, по большому счету, главным учителем Андрея стал его отец. Константин Алексеевич Гейм работал главным инженером самого технологичного предприятия во всем регионе — Электровакуумного завода — и был одним из его создателей. Андрей вырос в творческой атмосфере.

Успех Андрея Гейма — это не просто результат стечения удачных обстоятельств. Основа его — талант и невероятная работоспособность. Сейчас в различных научных центрах мира работают десятки тысяч выходцев из России, но далеко не каждому из них удалось внести в науку что-то действительно значимое, а тем более сделать фундаментальное открытие мирового значения. Судя по публикациям, которые я вижу в ведущих мировых физических журналах, Андрей находится на пике своей научной активности и еще многое может сделать.

В 2004 году Андрей Гейм открыл новый вид материи, который он с коллегами из Манчестера назвал графеном. Графен — это первый известный науке пример двумерного состояния вещества, одноатомный слой углерода. Кроме своего фундаментального значения графены обещают возможность создания на их основе принципиально новой электроники, степень миниатюризации которой близка к мыслимому с точки зрения современных представлений пределу. Андрей Гейм является на сегодня одним из самых цитируемых физиков мира, если не самым цитируемым. Им открыто новое направление в физике, которым уже занимаются десятки ведущих научных центров во всем мире. Поэтому для меня не явилось неожиданностью, что его имя оказалось в списках претендентов на Нобелевскую премию по физике.

Хочу отметить, что задолго до открытия графенов имя Андрея было широко известно в ведущих научных центрах. Еще десять лет назад его пионерские работы по новым явлениям в сверхпроводниковых и ферромагнитных частицах малых размеров были включены Американским институтом физики в число 50 наиболее значимых результатов. Результаты по магнитной левитации вошли в учебники. В начале 2000-х годов, несмотря на блестящие результаты и успешную карьеру, он сменил научное направление. Это был, конечно, риск. Но это был риск, связанный не только со смелостью Андрея как исследователя, а с научной интуицией, которая, как оказалось, его не подвела.

+ + +

В этом году создатели тончайшего в мире материала — графена — Андрей Гейм и Константин Новоселов стали также лауреатами премии Европейского физического общества. Выступая во время церемонии вручения Europhysics Prize, Андрей Гейм выразил уверенность в том, что в ближайшие 10 лет слово «графен» станет так же широко известно, как кремний.

Недавно он был избран членом Королевской академии Великобритании.

При вручении международной премии Кёрбера за развитие европейской науки Гейма назвали гением, на что он с улыбкой ответил: «Да нет, просто я много работаю».

Коллега лауреатов — «Известиям»: «Скажите, все русские такие?»

До лаборатории в Манчестерском центре, где трудятся нобелевские лауреаты, дозвониться в этот радостный день было просто невозможно. Но «Известиям» это удалось. После долгих звонков трубку телефона взял сосед Константина Новосёлова и Андре Гейма по кабинету.

Ученый сразу предупредил: времени у него в обрез. «Андре и Константин — прекрасные ученые и надежные товарищи. Мы уже несколько лет работаем вместе, в одном кабинете. Мне еще никогда не доводилось видеть столь преданных своему делу людей, которые бы столь увлеченно отдавали все свое время науке», — сказал собеседник «Известий».

«Я бы даже сказал: они были буквально одержимы идеей графена. Скажите, все русские такие?» — изумляется коллега свежеиспеченных нобелевских лауреатов. Он рассказывает: Константин (на сайте Манчестерского центра его имя написано просто Kostya Novoselov) и Андре просиживали в лаборатории дни и ночи, разрабатывая новый материал. «Они действительно одни из лучших ученых-физиков в мире. Нет, они — лучшие! И Нобелевская премия — прямое тому доказательство», — радуется ученый.

«Простите, не могу больше говорить: у нас здесь такое творится! Мы сегодня вообще на звонки не отвечаем. Вы даже себе не представляете, как вам повезло!» — и коллега двух ученых из России вешает трубку. Даже не представившись. И его можно понять — не каждый день твои соседи по кабинету получают самую престижную в мире премию.