Andre Geim

Andre Konstantinowitsch Geim (* 21. Oktober 1958) ist ein niederländisch-britischer Physiker russischer Herkunft. Gemeinsam mit Konstantin Nowosjolow erhielt er 2010 den Nobelpreis für Physik für bahnbrechende Experimente mit Graphen.

Damit steht er am Anfang des Werkstoffs, auf dem die Neutrinovoltaik aufbaut.

Werdegang

Geim wurde im russischen Sotschi als Sohn deutschstämmiger Eltern geboren — die Familie gehörte zu den Russlanddeutschen, was in der Sowjetunion mit Nachteilen verbunden war. Die Aufnahmeprüfung am Moskauer Institut für Physik und Technologie bestand er erst im dritten Anlauf; nach eigener Darstellung war die Herkunft dabei nicht ohne Bedeutung.

1987 wurde er in Tschernogolowka promoviert. Über Stationen in Nottingham, Kopenhagen und Nijmegen kam er 2001 an die University of Manchester, wo er bis heute forscht.

Die Freitagabend-Versuche

In Manchester führte Geim eine Gewohnheit ein, die er Friday night experiments nannte: Einmal in der Woche durften er und seine Mitarbeitenden an etwas arbeiten, das nichts mit dem laufenden Förderprojekt zu tun hatte und bei dem der Ausgang völlig offen war.

Der Gedanke dahinter ist ernster, als es klingt. Förderanträge verlangen, dass man vorher weiß, was herauskommt. Damit fällt aus, was sich nicht planen lässt — und genau dort liegt gelegentlich das Interessante.

Aus dieser Gewohnheit gingen zwei sehr unterschiedliche Ergebnisse hervor.

Das erste war ein schwebender Frosch. Geim zeigte gemeinsam mit Michael Berry, dass sich Wasser — und damit ein lebender Frosch — in einem starken Magnetfeld diamagnetisch zum Schweben bringen lässt. Dafür erhielt er im Jahr 2000 den Ig-Nobelpreis, eine augenzwinkernde Auszeichnung für Forschung, die zuerst zum Lachen und dann zum Nachdenken bringt.

Das zweite war Graphen.

Damit ist Geim bis heute der einzige Mensch, der sowohl einen Ig-Nobelpreis als auch einen Nobelpreis erhalten hat — ein Umstand, den er selbst gern erwähnt, weil er belegt, dass zweckfreie Neugier sich lohnt.

Graphen mit Klebeband

2004 gelang Geim und Nowosjolow, woran andere mit aufwendigen Verfahren gescheitert waren: die Herstellung einer einzelnen Lage Kohlenstoffatome.

Das Werkzeug war gewöhnliches Klebeband. Man drückt es auf Graphit, zieht es ab, faltet es, zieht wieder ab — und irgendwann bleibt eine Schicht von der Dicke eines einzelnen Atoms zurück. Diese wurde auf ein Siliziumplättchen übertragen, wo sie sich unter dem Lichtmikroskop erkennen ließ.

Die Anregung kam von einer Nebensächlichkeit: In der Elektronenmikroskopie reinigt man Graphitproben, indem man mit Klebeband die oberste Schicht abzieht. Das benutzte Band landete gewöhnlich im Abfall. Geims Gruppe sah es sich an.

Die Einfachheit der Methode war der eigentliche Durchbruch. Sie machte Graphen für jedes Labor der Welt zugänglich, und die Zahl der Veröffentlichungen stieg binnen weniger Jahre in die Zehntausende.

Warum Graphen so bemerkenswert ist

Graphen ist der erste zweidimensionale Werkstoff überhaupt. Es leitet Strom besser als Kupfer, ist reißfester als Stahl, nahezu durchsichtig und undurchlässig selbst für Heliumatome. Seine Elektronen verhalten sich, als hätten sie keine Masse.

Für die Neutrinovoltaik ist eine andere Eigenschaft entscheidend: Eine Lage aus einer einzigen Atomschicht ist ganz Oberfläche. Es gibt kein Inneres, in dem etwas verlorengehen könnte. Genau darauf zielt die Bauweise aus vielen abwechselnden Lagen, die das Patent WO2016142056A1 beschreibt.

Weiteres

Geim entwickelte zudem eine Haftfolie nach dem Vorbild der Geckofüße und forscht an Membranen aus Graphenoxid, die Wasser durchlassen und Salze zurückhalten. 2012 wurde er in den britischen Ritterstand erhoben.

Quellen

K. S. Novoselov, A. K. Geim u. a.: Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science 306, 666 (2004).
Nobelstiftung: Nobelpreis für Physik 2010, Begründung und Nobelvortrag.