Sir Andrey Konstantinovich Geim es miembro de la Royal Society, miembro de la Universidad de Manchester y físico británico-holandés nacido en Rusia. Junto con Konstantin Novoselov, recibió el Premio Nobel de Física en 2010 por su trabajo sobre el grafeno. Actualmente es profesor Regius y director del Centro de Mesociencia y Nanotecnología de la Universidad de Manchester.
Andrey Geim: biografía
Nacido el 21/10/58 en la familia de Konstantin Alekseevich Geim y Nina Nikolaevna Bayer. Sus padres eran ingenieros soviéticos de origen alemán. Según Geim, la abuela de su madre era judía y él sufría de antisemitismo porque su apellido suena judío. El juego tiene un hermano Vladislav. En 1965 su familia se mudó a Nalchik, donde estudió en una escuela especializada en inglés. Después de graduarse con honores, intentó dos veces ingresar a MEPhI, pero no fue aceptado. Luego aplicó al Instituto de Física y Tecnología de Moscú, y esta vez logró ingresar. De acuerdo con élSegún él, los estudiantes estudiaron muy duro: la presión era tan fuerte que a menudo la gente se derrumbaba y dejaba sus estudios, y algunos terminaban con depresión, esquizofrenia y suicidio.
Carrera académica
Andrey Geim recibió su diploma en 1982 y en 1987 se doctoró en física de metales en el Instituto de Física del Estado Sólido de la Academia Rusa de Ciencias en Chernogolovka. Según el científico, en ese momento no quería seguir esta dirección, prefiriendo la física de partículas elementales o la astrofísica, pero hoy está satisfecho con su elección.
Game trabajó como investigador en el Instituto de Tecnología Microelectrónica de la Academia Rusa de Ciencias, y desde 1990 en las Universidades de Nottingham (dos veces), Bath y Copenhague. Según él, podía investigar en el extranjero y no ocuparse de la política, por lo que decidió abandonar la URSS.
Trabajar en los Países Bajos
Andrey Geim ocupó su primer puesto de tiempo completo en 1994, cuando se convirtió en profesor asistente en la Universidad de Nijmegen, donde estudió la superconductividad mesoscópica. Más tarde recibió la ciudadanía holandesa. Uno de sus estudiantes de posgrado fue Konstantin Novoselov, quien se convirtió en su principal socio de investigación. Sin embargo, según Geim, su carrera académica en los Países Bajos estuvo lejos de ser color de rosa. Le ofrecieron cátedras en Nijmegen y Eindhoven, pero las rechazó porque encontró que el sistema académico holandés era demasiado jerárquico y lleno de politiquería mezquina, es completamente diferente al británico, donde todos los empleados tienen los mismos derechos. En su discurso del Nobel, Game dijo más tarde que esta situación era un poco surrealista, ya que fuera de los muros de la universidad fue recibido calurosamente en todas partes, incluido su supervisor y otros científicos.
Mudanza al Reino Unido
En 2001, Game se convirtió en Profesor de Física en la Universidad de Manchester, y en 2002 fue nombrado Director del Centro de Mesociencia y Nanotecnología de Manchester y Profesor Langworthy. Su esposa y colaboradora de mucho tiempo, Irina Grigorieva, también se mudó a Manchester como maestra. Más tarde se les unió Konstantin Novoselov. Desde 2007, Game ha sido miembro principal del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas. En 2010, la Universidad de Nijmegen lo nombró Profesor de Materiales Innovadores y Nanociencia.
Investigación
Game ha encontrado una forma sencilla de aislar una sola capa de átomos de grafito, conocida como grafeno, en colaboración con científicos de la Universidad de Manchester y el IMT. En octubre de 2004, el grupo publicó sus hallazgos en la revista Science.
El grafeno consiste en una capa de carbono cuyos átomos están dispuestos en forma de hexágonos bidimensionales. Es el material más delgado del mundo, así como uno de los más fuertes y duros. La sustancia tiene muchos usos potenciales y es una excelente alternativa al silicio. Uno de los primeros usos del grafeno podría ser el desarrollo de pantallas táctiles flexibles, dijo Geim. No patentó el nuevo material porque requeriría una ciertaalcance y socio en la industria.
El físico estaba desarrollando un adhesivo biomimético que se conoció como cinta gecko debido a la adherencia de las extremidades del gecko. Estos estudios todavía están en sus primeras etapas, pero ya dan esperanzas de que en el futuro las personas podrán escalar techos como Spider-Man.
En 1997, Game estudió los efectos del magnetismo en el agua, lo que condujo al famoso descubrimiento de la levitación diamagnética directa del agua, que se hizo ampliamente conocido gracias a la demostración de una rana que levita. También trabajó en superconductividad y física mesoscópica.
Sobre la elección de temas para su investigación, Game dijo que desprecia el enfoque de muchos que eligen un tema para su doctorado y luego continúan con el mismo tema hasta la jubilación. Antes de obtener su primer puesto de tiempo completo, cambió de tema cinco veces y eso lo ayudó a aprender mucho.
En un artículo de 2001, nombró a su amada hámster Tisha como coautora.
Historia del descubrimiento del grafeno
Una tarde de otoño de 2002, Andrey Geim estaba pensando en el carbono. Se especializó en materiales microscópicamente delgados y se preguntó cómo podrían comportarse las capas más delgadas de materia bajo ciertas condiciones experimentales. El grafito, compuesto de películas monoatómicas, era un candidato obvio para la investigación, pero los métodos estándar para aislar muestras ultrafinas lo sobrecalentarían y lo destruirían. Así que Game asignó a uno de los nuevos estudiantes graduados, Da Jiang,intente obtener una muestra lo más delgada posible, incluso unos pocos cientos de capas de átomos, puliendo un cristal de grafito de una pulgada de tamaño. Unas semanas más tarde, Jiang llevó un grano de carbono a una placa de Petri. Después de examinarlo bajo un microscopio, Game le pidió que lo intentara de nuevo. Jiang dijo que esto era todo lo que quedaba del cristal. Mientras Game le reprochaba en broma haber limpiado una montaña para obtener un grano de arena, uno de sus superiores vio montones de cinta adhesiva usada en la papelera, cuyo lado pegajoso estaba cubierto con una película gris y ligeramente brillante de residuos de grafito.
En laboratorios de todo el mundo, los investigadores usan cinta adhesiva para probar las propiedades adhesivas de las muestras experimentales. Las capas de carbono que componen el grafito están unidas de manera suelta (desde 1564, el material se usa en lápices, ya que deja una marca visible en el papel), por lo que la cinta adhesiva separa fácilmente las escamas. Game colocó un trozo de cinta adhesiva bajo un microscopio y descubrió que el grosor del grafito era más delgado de lo que había visto hasta ahora. Al doblar, apretar y separar la cinta, logró obtener capas aún más delgadas.
Game logró aislar un material bidimensional por primera vez: una capa monoatómica de carbono, que bajo un microscopio atómico parece una red plana de hexágonos, que recuerda a un panal. Los físicos teóricos llamaron a tal sustancia grafeno, pero no asumieron que podría obtenerse a temperatura ambiente. Les parecía que el material se desintegraría en bolas microscópicas. En cambio, Game vio que el grafeno permanecía en unoplano que se ondula cuando la materia se estabiliza.
Grafeno: propiedades notables
Andrei Game solicitó la ayuda del estudiante graduado Konstantin Novoselov y comenzaron a estudiar una nueva sustancia catorce horas al día. Durante los siguientes dos años, realizaron una serie de experimentos, durante los cuales descubrieron las asombrosas propiedades del material. Debido a su estructura única, los electrones, sin ser influenciados por otras capas, pueden moverse a través de la red sin obstáculos e inusualmente rápido. La conductividad del grafeno es miles de veces mayor que la del cobre. La primera revelación de Game fue la observación de un pronunciado "efecto de campo" que se produce en presencia de un campo eléctrico, lo que permite el control de la conducción. Este efecto es una de las características definitorias del silicio utilizado en los chips de computadora. Esto sugiere que el grafeno podría ser un reemplazo que los fabricantes de computadoras han estado buscando durante años.
El camino hacia el reconocimiento
Game y Konstantin Novoselov escribieron un artículo de tres páginas describiendo sus descubrimientos. Fue rechazado dos veces por Nature, un revisor dijo que aislar un material bidimensional estable era imposible y otro no vio "suficiente progreso científico" en él. Pero en octubre de 2004, se publicó en la revista Science un artículo titulado "Efecto de campo eléctrico en películas de carbono atómicamente gruesas", que causó una gran impresión en los científicos: ante sus ojos, la fantasía se hizo realidad.
Una avalancha de descubrimientos
Laboratorios de todo el mundo comenzaron a investigar utilizando la técnica de cinta adhesiva de Geim, y los científicos han identificado otras propiedades del grafeno. Aunque era el material más delgado del universo, era 150 veces más fuerte que el acero. El grafeno demostró ser maleable, como el caucho, y podía estirarse hasta el 120 % de su longitud. Gracias a la investigación de Philip Kim, y luego a científicos de la Universidad de Columbia, se descubrió que este material es aún más conductor de electricidad que lo que se había encontrado anteriormente. Kim colocó el grafeno en un vacío donde ningún otro material podría ralentizar el movimiento de sus partículas subatómicas y demostró que tiene "movilidad" -la velocidad a la que una carga eléctrica viaja a través de un semiconductor- 250 veces más rápido que el silicio.
Carrera tecnológica
En 2010, seis años después del descubrimiento realizado por Andrei Geim y Konstantin Novoselov, se les otorgó el Premio Nobel después de todo. En ese momento, los medios llamaron al grafeno un "material maravilloso", una sustancia que "podría cambiar el mundo". Fue contactado por investigadores académicos en los campos de la física, la ingeniería eléctrica, la medicina, la química, etc. Se emitieron patentes para el uso de grafeno en baterías, pantallas flexibles, sistemas de desalinización de agua, células solares avanzadas, microcomputadoras ultrarrápidas.
Científicos en China han creado el material más liviano del mundo: el aerogel de grafeno. Es 7 veces más liviano que el aire: un metro cúbico de materia pesa solo 160 g. El aerogel de grafeno se crea liofilizando un gel que contiene grafeno y nanotubos.
A la Universidad de Manchester,donde trabajan Game y Novoselov, el gobierno británico invirtió 60 millones de dólares para crear el Instituto Nacional del Grafeno sobre esta base, lo que permitiría al país estar a la par de los mejores titulares de patentes del mundo: Corea, China y Estados Unidos, que iniciaron la carrera para crear los primeros productos revolucionarios del mundo basados en nuevos materiales.
Títulos honoríficos y premios
Un experimento con la levitación magnética de una rana viva no arrojó el resultado que esperaban Michael Berry y Andrey Game. El premio Ig Nobel les fue otorgado en 2000
En 2006 Game recibió el premio Scientific American 50.
En 2007, el Instituto de Física le otorgó el Premio y la Medalla Mott. Al mismo tiempo, Game fue elegido miembro de la Royal Society.
Game y Novoselov compartieron el Premio Eurofísica 2008 "por el descubrimiento y aislamiento de la capa monoatómica de carbono y la determinación de sus notables propiedades electrónicas". En 2009 recibió el Premio Kerber.
El premio Andre Geim John Carthy 2010 de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. se otorgó "por su realización experimental y estudio del grafeno, una forma bidimensional de carbono".
También en 2010, recibió una de las seis cátedras honorarias de la Royal Society y la Medalla Hughes "por el descubrimiento revolucionario del grafeno y sus notables propiedades". Geim ha recibido doctorados honorarios de la Universidad Tecnológica de Delft, ETH Zurich, UniversidadesAmberes y Manchester.
En 2010 recibió la Orden del León de los Países Bajos por sus contribuciones a la ciencia holandesa. En 2012, por sus servicios a la ciencia, Game fue ascendido a caballeros solteros. Fue elegido miembro extranjero correspondiente de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos en mayo de 2012
Premio Nobel
Game y Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física de 2010 por su trabajo pionero sobre el grafeno. Al enterarse del premio, Game dijo que no esperaba recibirlo este año y que no tiene planes de cambiar sus planes inmediatos. Un físico moderno ha expresado la esperanza de que el grafeno y otros cristales bidimensionales cambien la vida cotidiana de la humanidad de la misma manera que lo hizo el plástico. El premio lo convirtió en la primera persona en ganar el Premio Nobel y el Premio Ig Nobel al mismo tiempo. La conferencia tuvo lugar el 8 de diciembre de 2010 en la Universidad de Estocolmo.
