Супруга Андрея Гейма рассказала о том, чего не хватает российской науке - «Наука»

© Фото : The Nobel Foundation // Frida WestholmИрина Григорьева, Андрей Гейм и их дочь Александра на церемонии награждения Нобелевской премии

МОСКВА, 21 окт — Новости Дня. Ирина Григорьева, российско-британский физик и жена Андрея Гейма, рассказала, чего не хватает российской науке, что объединяет ее с наукой британской и поделилась мыслями о том, какие открытия в области изучения свойств графена, "нобелевского углерода", ожидают нас в ближайшем будущем.

Химики, физики и другие представители естественных наук достаточно долго считали, что в природе могут существовать только полностью трехмерные материалы, имеющие высоту, ширину и длину. Эти представления начали меняться только в начале 50-х годов прошлого века, когда физики-теоретики доказали, что "плоские" атомные структуры могут существовать в принципе.

Гейм и Новоселов поймали квантовую "бабочку" внутри листа графена

Через десять лет Ганс-Питер Бом (Hanns-Peter Boehm), химик из Мюнхена, нашел первые намеки на то, что графит можно расщепить на одиночные слои атомов углерода, выложенные в виде шестиугольников. Этот материал, который немецкий ученый назвал графеном, физики и химики достаточно давно и безуспешно пытались получить, экспериментируя как с графитом, так и с рядом других углеродных материалов. В лучшем случае физикам удавалось получать очень тонкие слои графита толщиной в несколько нанометров, но не одиночные "сетки" из атомов углерода.

Эту задачу удалось решить лишь в 2004 году российско-британским физикам Андрею Гейму и Константину Новоселову, открывшим простой, но при этом очень остроумный и эффективный способ производства графена, играя с кусочками графита при изучении их электрических свойств.

Выходцы из России случайно обнаружили, что ленты из графена можно получить, используя обычный скотч. Достаточно наклеить его на пластину из графита и затем резко оторвать ее — и на поверхности клейкой ленты останутся узкие полосы из одиночных слоев графена, которые можно перенести на кремниевую подложку или любой другой материал, просто прижав скотч к нему.

© Фотография предоставлена Британским советом в РоссииНациональный институт изучения графена в МанчестереНациональный институт изучения графена в Манчестере

Это открытие стало эпохальным для мира физики — после открытия графена Гейм, Новоселов и их коллеги из университета Манчестера, а также десятки других физиков создали целый "зоопарк" плоских материалов из других элементов и соединений, таких как сульфид молибдена и бор. Вдобавок они открыли или подтвердили наличие у графена и его "собратьев" множество удивительных свойств, которые могут найти применение при создании прозрачной электроники, сверхчувствительных датчиков, быстрых транзисторов и ряда других вещей.

Всего через шесть лет после получения первых образцов графена Гейм и Новоселов стали лауреатами Нобелевской премии по физике и первыми выпускниками МФТИ, получившими эту престижную награду, и одними из самых молодых русскоязычных ученых, удостоенных подобной чести. Кроме того, Андрей Гейм — первый человек на Земле, который одновременно является лауреатом Нобелевской и шуточной Шнобелевской премии.

Гейм и Новоселов избавили графеновые транзисторы от утечки электронов

Осознавая всю важность этого открытия и невероятно широкий потенциал графена, Манчестерский университет создал в 2014 году Национальный институт изучения графена, главными задачами которого являются разработка и внедрение соответствующих технологий в промышленность и повседневную жизнь. Многие его сотрудники, как и сами нобелевские лауреаты, являются российско-британскими учеными или мигрантами из стран бывшего СССР.

Ирина Григорьева, одна из ведущих сотрудников института и жена Андрея Гейма, рассказывает о том, почему Великобритания привлекала и продолжает привлекать российских физиков, а также почему наши страны, несмотря на все политические различия, в некоторых смыслах очень похожи.

— Как и ваш супруг, вы являетесь выпускницей МФТИ — вуза, активно вовлекающего студентов в научно-исследовательский процесс. Отличаются ли в этом плане университет Манчестера и другие вузы Британии от российских учебных заведений?

— Вовлечение студентов бакалавриата в исследовательскую деятельность — важная и хорошо налаженная часть университетского образования в Великобритании. Такой подход определенно относится к университетам с сильной исследовательской составляющей, где высок вес научной работы, таким как наш Манчестерский университет или же любой другой вуз, входящий в группу "Расселл", союз 24 самых престижных учебных заведений Британии.

Я бы сказала, что такая вовлеченность студентов похожа на ту, что была примерно 30 лет назад, когда я сама училась или же на опыт студентов в лучших российских университетах сегодня, таких как МГУ, Физтех и прочие ведущие вузы России.

Ученые создали высокоскоростной гибрид вакуумной лампы и транзистора

— Возможна ли подобная "трансплантация" чужой культуры и идей в принципе? Могут ли российские ученые перенять опыт британских коллег и наоборот?

— "Трансплантацию" определенной культуры всегда очень трудно осуществить, если не невозможно, но мы всегда можем учиться друг у друга и перенимать определенные практические методы.

Мой опыт работы в исследовательском институте в России был 25 лет назад, так что положение однозначно улучшилось за это время. Основными отличиями в то время были эффективность и скорость исследовательского процесса, особенно в экспериментальной науке. Нехватка необходимого оборудования и финансирования, медленные и неэффективные закупки и снабжение в определенной мере компенсировались изобретательностью наших специалистов и способностью создавать необходимые предметы самостоятельно.

Это, конечно, изменилось: сейчас доступны конкурсные гранты, как и возможность привлекать для работы сотрудников не только внутри страны, но и из-за границы. Другими серьезными недостатками в мое время в России были нехватка конкуренции с Западом, недостаточное сотрудничество, объем коллабораций и редкая возможность посещать конференции и отсутствие прочих аспектов международных контактов.

Корейские физики получили графен при помощи сухого льда и "мельницы"

Это тоже меняется, но до сих пор на конференциях, куда меня приглашают, я встречаю мало российских ученых, работающих именно в России, хотя там бывает много русских, которые сотрудничают в США, Европе, Японии и других уголках мира. Особенно их мало среди приглашенных докладчиков. Так что, по моему мнению, все еще есть проблема недостаточной представленности российской науки. Здоровая конкуренция является важным двигателем науки в целом, и это, возможно, именно то, что недостаточно присутствует в российских исследовательских центрах.

— Над какими исследованиями графена вы работаете в настоящее время?

— Как нам теперь известно, графен был только первым из большой семьи двумерных материалов с множеством разных качеств. И мои исследования, как и многих других коллег, движутся в направлении так называемых гетероструктур — комбинаций различных двумерных материалов, собранных слой за слоем, не существующих в природе.

Я также работаю над естественными многослойными материалами. Мои последние эксперименты были посвящены проверке того, можно ли использовать графен для разработки спинтроники, вычислительных устройств, в которых информация передается при помощи спина частиц.

Сейчас мы работаем над созданием в графене центров магнетизма, которые можно включать и выключать, к примеру с помощью электрического поля или используя графен как перегородку, барьер на перекрестках магнитных туннелей. Я также работаю над пониманием того, какими механическими свойствами обладают гетероструктуры и как они меняются под воздействием деформаций.

МФТИ: графен поможет обуздать энергоаппетиты процессоров будущего

Другая сфера исследования, которая сейчас занимает большую часть моего времени, — сверхпроводимость в сверхтонких материалах и сверхпроводимость, достигаемая сочетанием слоистых материалов со щелочными металлами. Это уже позволило нам обнаружить несколько новых сверхпроводников с неожиданными свойствами, и в этой области есть много вопросов, на которые у нас еще нет ответа.

В начале октября была запущена выставка британского образования в России, Study UK: Discover You, проходившая в Москве и в Санкт-Петербурге. Британский Совет и РИА "Новости" рассказывают о российских ученых, которые работают в вузах и научно-исследовательских центрах Великобритании.