Константин Новосёлов

Константин Сергеевич Новосёлов (род. 23 августа 1974) — российско-британский физик. Он разделил в 2010 году с Андреем Геймом Нобелевскую премию по физике за работы по графену.

В 36 лет он был одним из самых молодых нобелевских лауреатов по физике послевоенного времени.

Путь

Новосёлов родился в Нижнем Тагиле на Урале, промышленном городе со сталелитейными заводами и танкостроением. Он учился, как и Гейм, в Московском физико-техническом институте и приехал в 1999 году к нему аспирантом в Неймеген. В 2001 году оба перешли в University of Manchester, где Новосёлов в 2004 году защитил диссертацию и сегодня занимает профессуру.

Сотрудничество этих двоих необычайно тесно и длится уже более двадцати лет. Гейм неоднократно называл Новосёлова тем, у кого хватало терпения на кропотливые части работы.

Доказательство того, что графен существует

Метод клейкой ленты — известная картинка, но он был лишь первым шагом. Собственно научное достижение состояло в том, чтобы показать, что перед тобой действительно единственный атомный слой, — и измерить его свойства.

Это отнюдь не было само собой разумеющимся. Теоретические работы Ландау и Пайерлса десятилетиями наводили на мысль, что строго двумерный кристалл при комнатной температуре вообще не может быть устойчив; тепловое движение должно его разрушить. Многие считали поиск безнадёжным.

Решающий приём

Вклад Новосёлова лежал в приготовлении образцов и измерении.

Единственный слой углерода практически прозрачен — под микроскопом его не видно. Приёмом стал слой оксида кремния толщиной ровно 300 нанометров в качестве подложки. При такой толщине интерференция света создаёт слабое, но различимое цветовое отличие, как только на ней лежит единственный атомный слой.

Тем самым в обычном световом микроскопе удавалось найти то, что иначе было бы обнаружимо лишь с большими затратами. Без этого приёма метод клейкой ленты остался бы бесполезен, потому что результат нельзя было бы найти снова.

Работа в Science от октября 2004 года доказала затем полевой эффект: проводимостью слоя можно было управлять приложенным напряжением. Графен вёл себя как полупроводниковый прибор.

Почему слой всё же устойчив

Ответ на теоретическое сомнение так же прост, как и красив: графен не по-настоящему плоский. Он слегка волнится в третьем измерении, и эти волны стабилизируют слой.

Именно за это волновое движение позже взялась исследовательская группа Пола Тибадо, когда изучала, можно ли из тепловых колебаний свободно висящего графена получать ток, — эффект храповика.

То, что у Новосёлова было побочным продуктом устойчивости, стало тем самым возможным источником энергии.

Дальнейшие работы

Новосёлов уже годы исследует стопки двумерных материалов — так называемые ван-дер-ваальсовы гетероструктуры. Различные атомные слои кладут друг на друга, как листы, и получают свойства, которых нет ни у одного слоя по отдельности. Уже лёгкий поворот двух слоёв графена друг относительно друга меняет поведение в корне.

Эта мысль — функция через расположение, а не через выбор вещества — встречается и в нейтриновольтаике, и в идее метаматериала.

С 2012 года он рыцарь Британской империи; сегодня он исследует дополнительно в Сингапуре.

Связанные понятия

• Андрей Гейм — его солауреат
• Графен — материал
• Эффект храповика — энергия из волнового движения
• Метаматериал — функция через расположение

Источники

• K. S. Novoselov, A. K. Geim и др.: Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science 306, 666 (2004).
• A. K. Geim, K. S. Novoselov: The rise of graphene, Nature Materials 6, 183 (2007).