5
История с графеном: Нобелевская премия, Петрик и исследования в МИЭТе 25.10.2010 ZELENOGRAD.RU
5 октября 2010 года были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике за 2010 год - ими стали Константин Новоселов и Андрей Гейм, бывшие российские ученые, сейчас работающие в Университете Манчестера в Великобритании. Премия досталась им за основополагающие эксперименты с двумерным материалом графеном. Считается, что в 2004 году ученые стали первыми, кому удалось получить графен - свободный одноатомный слой углерода - и объяснить затем его выдающиеся электронные свойства. Сразу же вслед за присуждением им Нобелевской премии в российские СМИ с открытым письмом обратился изобретатель, академик РАЕН Виктор Петрик, который документально доказывал, что открытие графена не принадлежит нобелевским лауреатам, ссылаясь в числе прочего на исследования по этой тематике, которые проводились в МИЭТе в 2000 году.

Послушать (40:38)загрузить файл со звуком (28582 кб)

Zelenograd.ru пригласил ответить на все вопросы, связанные с графеном и его изучением в Зеленограде Ивана Бобринецкого, старшего научного сотрудника научно-образовательного центра "Зондовая микроскопия и нанотехнология" МИЭТ, уже рассказывавшего в своих интервью порталу об исследованиях углеродных наноструктур в МИЭТе.

Графен увидели еще в советские 30-е…

- Итак, кто совершил открытие графена, и что вообще под этим можно понимать?

- Теоретические предсказания о существовании графена были давно. Что касается самого открытия графена, то даже формулировка самой Нобелевской премии определяет заслугу Гейма и Новоселова в проведении фундаментальных исследований, открывших путь дальнейшим работам в этой области. За последние шесть лет действительно произведен колоссальный рывок в исследовании графена и его применения, в частности, в электронике. Реально же первые публикации о графене и методе его получения датируются чуть ли не 1932 годом. Есть статья советского ученого Радушкевича, известного в кругу ученых, занимающихся углеродными наноматериалами, - она датирована 1956 годом и интересна тем, что еще тогда он обнаружил, но сам этого не понял, углеродные нанотрубки - мы с вами о них говорили на прошлой встрече. В мире долгое время считалось, что углеродные нанотрубки открыл и исследовал Иидзима - все, кстати, ожидали, что именно он получит Нобелевскую премию вслед за Ричардом Смолли, который в 1981 году открыл фуллерен, "углеродный мячик" из 60 атомов углерода. Но, как известно, Нобелевская премия вручается, когда нет никаких споров, и Иидзима ее так и не дали. Возможно, когда будут созданы, – в том числе и нами в МИЭТе, - уже работающие и массово выпускающиеся функциональные элементы электроники, сенсоры, транзисторы, тогда Иижима вручат премию за основополагающие открытия, которые дали толчок этим исследованиям. Что касается Радушкевича, то в 1956 году из-за отсутствия экспериментально-исследовательской базы он не мог точно доказать, что увидел нанотрубки. Он их назвал "червеобразные углеродные структуры".

- Он их действительно видел? С помощью оборудования того времени?

- Да, он их видел, тогда уже были просвечивающие микроскопы, но не было зондовых микроскопов, которые позволяют более досконально исследовать такие структуры. Я зачитаю место из его работы, в котором он доказывает, что это были именно нанотрубки: "При действии на графеновые слои сильных окислителей в жидкой среде происходит проникновение атомов кислорода между слоями графитовой решетки, раздвижение их и образование так называемой окиси графита", - тут он ссылается на публикацию 1932 года, то есть методика расщепления графита уже была известна, - "И при известных условиях можно добиться разделения кристаллов графита на отдельные монослои". То есть, по сути, еще в 1956 году Радушкевич говорил о возможности получения графенов. Напомню, 1956 год – это время, когда только что была вручена Нобелевская премия за исследования полупроводниковых веществ и открытие полевого эффекта. Для зеленоградцев добавлю, что это в общем-то и явилось толчком для создания всей кремниевой электроники, транзисторов и всего прочего, поэтому Зеленоград неразрывно связан с этой Нобелевской премией – он был создан 1958 году.

- Вручили Нобелевскую премию – и в СССР решили создать Зеленоград…

- Да, в этом плане Нобелевская премия является отличной лакмусовой бумажкой будущего развития цивилизации, в данном случае – электроники. Ясно, что тогда даже речи не было об электронных применениях открытия Радушкевича, все сидели на ламповых элементах, и его исследование так и осталось в истории. И только в 1991 году с развитием электроники и элементной базы Иидзима открыл нанотрубки. Еще раз повторю: действительно, графены и их методы получения были давно известны в той или иной степени.

- Значит, открытие графена в 2004 году состояло не в его обнаружении?

- В 2004 году Гейм и Новосёлов предложили относительно воспроизводимый способ их получения. Способ очень простой, он называется "Расщепление высокоориентированного пиролитического графита на слои с помощью липкой ленты", так называемый pilling, "пилинг" - думаю, все знают это слово. Такой метод известен всем, кто занимается зондовой микроскопией. Кстати, действительно, Зеленоград всегда был где-то рядом с Нобелевской премией, в частности, по зондовой микроскопии. Владимир Кириллович Неволин [руководитель Научно-образовательного центра "Зондовая микроскопия и нанотехнология" МИЭТ – Zelenograd.ru] является одним из первых создателей в России зондового микроскопа для технологий, который позволяет не только видеть атомы на поверхности, но и манипулировать ими. Такой микроскоп был создан у нас в 1987 году, а в 1986 году Бинниг и Рорер, сотрудники IBM, получили Нобелевскую премию за создание зондового микроскопа.

- Значит, тут мы шли, можно сказать, параллельно с Западом?

- По сути, да. Мы всегда шли в ногу либо очень быстро подхватывали и могли достигать тех же результатов. Сегодня, - и я думаю, зеленоградцы это хорошо знают, - Зеленоград, по сути, является центром зондовой микроскопии. Здесь базируется один из крупнейших мировых производителей зондовых микроскопов, фирма НТ-МДТ, которая и была создателем нашего центра "Зондовая микроскопия и нанотехнология" – подарила центру в 1999 году первый зондовый микроскоп и помогла ему стать одним из ведущих исследовательских центров, изучающих различные материалы, в том числе и материал Виктора Ивановича Петрика. Я не отрицаю, этот материал действительно имеет в своей структуре графеновые слои, и его метод похож на методы, описанные в литературе, хотя и с новыми добавлениями. Мы тогда, при его изучении, обнаруживали нанотрубки - нас интересовали нанотрубки, это квазиодномерные проводники, и мы до сих пор занимаемся в основном именно их исследованиями.

- А в чем разница между воспроизводимым способом получения графена, который открыли в 2004 году, и тем способом, которым пришли к графену в МИЭТе?

- Сам метод "скотч-по-скотчу" применяется в зондовой микроскопии при создании тестовых структур для калибровки туннельных микроскопов. Для этого берется подложка высокоориентированного пиролитического графита… Думаю, все знают, что есть две аллотропные формы углерода – это алмаз и графит, и как раз за последнее три десятилетия произошли колоссальные открытия новых аллотропных форм: в 1981 году были открыты фуллерены-"мячики", затем нанотрубки–"волокна", и затем графен – одноатомный слой графита. По сути, высокоориентированный пиролитический графит – это стопка таких слоев. Само собой, его могли видеть те же Бенниг и Рорер в 1981 году, когда сканировали подложку графита. У нас студенты сканируют графит на лабораторных работах и видят атомную структуру поверхностного слоя – это, по сути, и есть графен, только связанный с твердым телом. Его надо отделить, и вот Гейм и Новосёлов предложили достаточно простой метод его отделения. Заслуга их именно в этом - мне самому это близко, как экспериментатору, поскольку ясно, что в основном слои получаются более толстые, чем в один атом…

- Скотч здесь – какой-то специфический термин, нечто умозрительное, или это действительно простой скотч?

- Это действительно обыкновенный скотч, который мы покупаем за 10 рублей в магазине. Гейм и Новоселов очень скрупулезно исследовали этот скотч с графитом и нашли там одиночную чешуйку, содержащую один моноатомный слой углерода - благо сейчас есть средства и зондовой микроскопии, и просвечивающей микроскопии, которые позволяют это увидеть, в 1956 году не было таких средств. Затем они провели доскональные исследования, и, главное – исследования уникальных электронных свойств графена, в частности, как так называемого "носителя с нулевой массой", условно эффективной массой, которая позволяет создавать чрезвычайно высокочастотные устройства – сейчас уже достигнута частота порядка 100 ГГц, как я узнал на последней конференции.

- Вы имеете в виду проводник с практически нулевой массой?

- Да, с носителями заряда с нулевой массой. С этим может быть связан так называемый "парадокс Клейна", и действительно, Гейм и Новоселов его обнаружили и исследовали, а также исследовали еще много дополнительных свойств. Например, обнаружили в графене "дробный эффект Холла" при комнатной температуре. И премия им была присуждена за совокупность этих достижений, за действительно скрупулезную исследовательскую работу. К такой работе мы призываем и своих студентов, когда они работают в нашем центре: если ты выбрал одно направление, ты должен в нем копаться…

- И все записывать…

- Само собой, записывать, запоминать, и обязательно – это ключевой момент – публиковать. Ибо главная цель науки и ученых – создание новых знаний и улучшение жизни человечества. Да, графен пока еще не улучшил жизнь, но новые знания Гейм и Новоселов создали, потому что пошла лавина публикаций. В том числе и в МИЭТе серьезно подошли к графенам – в этом году в журнале "Российские Нанотехнологии" вышла наша первая публикация, в которой официально звучит слово "графен". Нам, правда, был неинтересен сам графен, как моноатомный лист - мы посмотрели, что будет, если из графена сделать квазиодномерный проводник, и для этого мы дополнительно вырезали из него тонкий канал, мостик. Оказалось, что там действительно возникают большие механические напряжения, которые создают нелинейные эффекты, и это уже тема наших сегодняшних исследований в МИЭТе.

Исследования нанотрубок в МИЭТе начались с мешков "углеродного пуха" Петрика

- По какому же пути, параллельному пути Гейма и Новоселова, двигались исследования в МИЭТе в 2000 году? Расскажите историю с Петриком…

- История вышла очень забавная, и она, на самом деле, характеризует сегодняшнее состояние российской и зарубежной науки. Итак, повторюсь, наши исследования, - и моя диссертация, собственно, - касались исключительно квазиодномерных проводников. Я все-таки верю в их будущее, причем, именно квазиодномерных проводников на углеродной основе, потому что все люди и высшие организмы так или иначе состоят из углерода… В Зеленограде в рамках Пятого московского Дня науки недавно прошла конференция, где я читал популярные лекции по теме своей работы, и вот меня поразило: на мой вопрос, что такое углерод, по-моему, восьмиклассник Дамир из 604 школы сказал, что углерод – основа жизни. Я хотел бы, пользуясь случаем, поблагодарить его учительницу химии, которая дает своим ученикам такие знания. Действительно, углерод - это не просто алмаз и графит, но и основа жизни, поэтому я верю в будущее именно таких структур.

Итак, вернемся к МИЭТу. Мы формировали квазиодномерные проводники сначала на углеродных пленках, напыленных методом термического распыления или электродуговым методом, они получались достаточно аморфными, поликристаллическими, и это вызывало разогрев и выгорание углерода при протекании в них больших плотностей токов. В 2000 году у нас на основе чтения литературы возникла мысль использовать проводники, обладающие более совершенной кристаллической структурой. Такими проводниками, известными уже 10 лет, были углеродные нанотрубки – они были открыты Иидзима, японским исследователем из фирмы Neck, в 1991 году, он их досконально исследовал, хотя еще в 1956 году Радушкевич тоже наблюдал эти структуры, и сейчас это уже признано в мире. И у нас встал вопрос, откуда нам взять нанотрубки – либо самим их производить, либо купить. Интернет уже тогда был наполнен информацией, и выяснилось, что американские компании продают их по цене 1000 долларов за грамм, а китайские – по 30 долларов за килограмм.

- Китайские нанотрубки, конечно, всегда дешевле :)

- Да, но мы как-то побоялись брать китайские нанотрубки и написали запрос о покупке миллиграмма за 100 долларов в американскую компанию, как раз связанную с нобелевским лауреатом Ричардом Смолли. И, - на этом я хотел бы акцентировать внимание, – нам в 2000 году пришел ответ из этой компании: "мы очень рады, что и вы в России также занимаетесь нанотехнологией и интересуетесь нанотрубками, но…". Согласно постановлению Конгресса США есть ряд стран, таких как Иран, Ирак, Афганистан, Корея и, в том числе, Россия, которым запрещена продажа высокотехнологичной продукции, которой тогда считались и, я думаю, сейчас считаются нанотрубки. Всё, мы оказались отрезаны. Сейчас, за эти десять лет, мы уже установили контакты со всеми российскими производителями нанотрубок, мы их исследуем, проверяем, мы их сертифицируем с помощью наших зондовых методов и мы действительно являемся одним из ключевых игроков на исследовательском рынке, если так можно сказать, в сфере наноматериалов и, в частности, углерода. А тогда мы не знали никого, и для нас это было некоторым шоком - что мы, оказываемся, исключены из научно-технического прогресса такими законами.

- Это на самом деле интересно, потому что считается, что это российская наука неспособна интегрироваться в мировую – ее упрекают и в том, и в сем… Но ведь сложно интегрироваться, когда никто и не пускает?

- Да. И вот в этот момент у нас как раз и появился материал Петрика, как мы его и называли, – два мешка черного углеродного пуха, очень легкого, в котором, как нам было сказано, находятся нанотрубки. И мы, имея один микроскоп, подаренный НТ-МДТ, стали активно исследовать, из чего он состоит. Конечно же, мы искали там нанотрубки.

- Вы это делали совместно с Петриком – он сам на вас вышел, предложил материал, захотел этих исследований?

- Сначала появился материал. На какой-то конференции Владимиру Кирилловичу передали пакетик, потом принесли мешки, в результате чего у нас студенты на лабораторных работах измеряли сорбцию – делали фильтры.

- Фильтры Петрика?

- Нет, просто исследования. Кстати, весь этот спор по поводу фильтров Петрика мне кажется наигранным, потому что элементарно проверить, насколько фильтр хорош или плох – собственно, у нас студенты это и делают на лабораторных работах. Для этого нужно оборудование на сумму всего лишь в 100 тысяч рублей: потенциометры, кондуктометры, фотометры, которые меряют жесткость воды, ее химический состав. На прошедшей только что нашей зеленоградской конференции школьники представляли микроскоп, который определяет состав металлов в морковке - как раз автор этого проекта получил премию. То есть, для таких опытов не нужно сложного оборудования, и даже наши студенты на лабораторных, не зная, что они вступают в такой большой спор академиков, просто проводили исследования и показали, что традиционные фильтры на порядок хуже фильтруют, чем тот материал, который нам предоставил тогда Виктор Иванович Петрик.

- Давайте позже поговорим подробнее о фильтрах и других изобретениях Петрика…

- Да. У нас сначала был его материал, который мы исследовали - первый наноразмерный материал, который мы получили в свое распоряжение. В 2000 году я был студентом пятого курса и начал отрабатывать свою методику исследований его на воздухе, в атмосферных условиях, где есть абсорбат и пыль, и нужно все это отделить и увидеть при работе с нанометровыми углеродными частицами. Мы получили колоссальные результаты - обнаружили нанотрубочки, которые меня и интересовали. Конечно, мы видели и чешуйки, но мы их не рассматривали как... Возвращаясь к Новоселову: в этом плане первой всегда должна быть идея. У Новоселова была идея, он хотел увидеть графен, и он его нашел, потому что в куче любого мусора и пыли действительно можно найти все, что угодно. Мы же хотели найти нанотрубки, и мы их нашли, и первые работы по созданию элементов электроники были так или иначе связаны именно с этими нанотрубками. Но материал Петрика, как я уже сказал, обладал различными структурами. Там были и чешуйки графита, это могли быть графены, потому что технология его получения действительно соответствует технологии получения графена, я цитировал это. Там были и нанотрубки, но их было очень мало, нам трудно было их выделять, поэтому сейчас мы уже работаем с нанотрубками 100%-ной чистоты - из Черноголовки, из Тамбова, из РХТУ Менделеева, где получают углеродные нанотрубки в большом количестве. Они очищенные и гораздо более дорогие - тот мешок, по-моему, нам почти ничего не стоил, а сейчас цены на нанотрубки чуть-чуть упали, но порядок остается тот же, около 500 долларов за грамм однослойных чистых нанотрубок. Вот такие исследования мы и проводили, развивали свою методику, исследовательскую базу - и сейчас МИЭТ является одним из центральных исследовательских институтов в области зондовой микроскопии, к нам приходят заказы на сертификацию различных материалов.

- Получается, что исследования Петрика и исследования Новоселова и Гейма шли параллельно, и графен был получен не только ими? Петрик прав, заявляя, что он получил графен?

- Я читал публикацию Петрика и не увидел там ничего подобного. Он говорит, что мы параллельно занимались исследованиями свойств его материала. Но нас интересовали нанотрубки, мы исследовали их электронные свойства. Да, здесь есть ключевой момент: нанотрубка сама по себе - это свернутый в цилиндр графеновый листок, и мы действительно это обнаружили и потом сделали публикацию на эту тему. Мы считали, что раз методика основана на расщеплении графеновых слоев, то это должно приводить к их механическому сжиманию и скручиванию. В частности, мы базировались на публикациях Шиояма 2001 года, где он описал получение близким методом расщепления графита свернутых в трубки листов графена, так называемых трубок свиткового типа. Собственно, их исследованием мы и занимались. Уникальность же работы Новоселова заключается в том, что он получил свободный, не свернутый лист графена - условно свободный, да, он все равно лежит на подушке оксида кремния, он зафиксирован. В этом плане метод "скотч-по-скотчу" универсален, потому что он переносит графен с одного твердого тела на другое твердое тело, минуя стадию свободного состояния графена, где с ним могут произойти различные изменения.

- Исследования материала Петрика и их итоги были зафиксированы в ваших совместных публикациях? Какие-то дальнейшие исследования проводились?

- Появилось две публикации, первая - по разработанной нами методике исследования углеродных наноструктур на воздухе на базе его материала. Материал был действительно интересный. И такое исследование было уникальным не только для России, но и для всего мира, потому что за рубежом не заботятся о количестве денег и времени на исследования и используют обычно высоковакуумные установки, где откачивается воздух и проводится отжиг графита. Мы же это сделали "он-лайн" - получили материал и сразу же его исследовали. И вторая наша публикация была связана с транзисторным эффектом, обнаруженным на нанотрубках подобного рода, и посвящена их использованию как элемента электроники. Сейчас мы уже работаем с однослойными нанотрубками, получаем их чистейшими, массово, и последняя наша работа связана с созданием на кремниевой пластине целых систем, содержащих одиночные волокна из нанотрубок. А Виктор Иванович Петрик пошел другим путем - измерением их абсорбционных свойств, поэтому мы разошлись в своих исследовательских интересах.

- Раз есть масса исследований углеродных наноструктур, идущих параллельно в России и в мире - насколько они открыты? Вы взаимодействовали с группой Новоселова-Гейма в смысле обмена информацией? Почему в России – не вы, но, может быть, Петрик или еще кто-то – не довели исследования графена до таких же результатов, которые получили Новоселов и Гейм?

- У нас не стояло такой задачи. А с Виктором Ивановичем Петриком оказалось сложно работать, потому что он очень скрытен в плане своих результатов. Еще раз повторю: главная задача науки - это создание новых знаний, в частности, через публикации. Виктор Иванович оправдывается, что при этом возникает опасность заимствования технологий, которые пытаются скрывать в патентах – и, возможно, так и есть. Но, как говориться, волков бояться – в лес не ходить.

- У Новоселова-Гейма тоже есть патенты на какие-то технологии, которые они не раскрывают?

- Не знаю, технология, на самом деле, очень простая. Кстати, с Новоселовым я никогда и не пересекался - он не приезжал даже на те конференции, где он был заявлен в качестве соавтора. Приезжал Морозов, его первый соавтор по публикациям, не вошедший в число лауреатов Нобелевской премии, - но он, как видите, не заявляет никаких претензий. И на последней конференции в Канаде в июне этого года мы пересеклись с Геймом. Главным вопросом у нас к нему было "Вы действительно получаете графен "скотч по скотчу"?..", то есть, как я вам рассказал. Он ответил: "Да, действительно, "скотч по скотчу", а потом неделю ищем одиночный лист графена". В этом плане далеко ушли компании – например, Samsung…

"Россия не должна упустить промышленного освоения графена, но пока этим занимаются только малые фирмы"

- Промышленное получение графена у нас в России уже есть?

- Сейчас оно уже развивается в мире. Это ключевой момент, и здесь мы можем обратиться, например, к Виктору Ивановичу Петрику… Сейчас промышленное получение графена, в частности, для электроники развивают все-таки не институты, а компании - Samsung, Fujitsu, IBM.

- Значит, Петрик пошел этим путем - патентованием и промышленным выпуском продукции, созданной на базе его исследований?

- Мы готовы были к дальнейшему сотрудничеству - исследовать материал, улучшать его свойства, уменьшать количество примесных форм углерода и увеличивать количество, например, чистого графена или нанотрубок, которые нас тогда интересовали. И сейчас мы работаем с российскими производителями графена, исследуем и сертифицируем их материал. Скажу, что графена получают пока очень мало - миллиграммы, которые остаются после всех процедур очистки, окисления и восстановления, и которые приносят нам на исследования. Действительно, графен сейчас самый дорогой материал в мире. И промышленное его освоение не следует упустить России.

- А сейчас в России есть корпорации, которые занимаются этим?

- Есть малые компании.

- В своём интервью порталу "Наука и технология России" вы говорили, что на Западе большой толчок к изучению и внедрению графена дают именно корпорации, которые уже сейчас прилагают массу усилий, чтобы получать графен в промышленных масштабах. А у нас этим занимаются только малые компании?

- Ответ очевиден. Samsung это нужно, например, для создания дисплеев. Графен за шесть лет прошел такой гигантский путь, на который нанотрубки потратили пятнадцать лет исследований – поэтому, я уверен, лет через десять-пятнадцать мы уже будем иметь графеновую "электронную газету": сложенный лист "бумаги", состоящий из полимера, одним слоем которого будет прозрачный высокопроводящий графеновый слой. Такая газета будет получать из Интернета свежие новости, это возможность не переводить бумагу, экономить лес и т.д. Таким может быть одно из ближайших применений графена для массового пользователя. Ясно, что Samsung хочет делать мониторы, IBM – быстродействующие эмиттеры и транзисторы, но это более долгосрочные перспективы, под это надо менять всю элементную базу электроники. Здесь, опять же, Зеленоград может оказаться в центре всего, являясь центром электроники, но ясно, что за период кризиса, - я имею в виду период с девяностых годов прошлого века, - мы несколько отстали в электронике. Возможно, наши известные зеленоградские компании, которые могли бы быть заинтересованы в применении графена в электронике, не найдут на это денег. Конечно, нужно государственное участие, чтобы не упустить технологии, которые можно развить. Тут можно привлечь и технологии Виктора Ивановича Петрика, и другие технологии. Сейчас, например, развивается метод технического осаждения графена из газовой фазы – в том числе и у нас в МИЭТе, на соседней кафедре. Нужно не упустить эту технологическую составляющую, чтобы позиционировать Россию как инновационную страну.

- Об интересе государства к графенам пока не слышно. А Петрик пишет, например, в своем блоге: "…После <получения УСВР с графеном> я создал фильтры, в которых сорбентом служит УСВР и тем самым нашел для него коммерческое применение сначала в качестве сорбента для очистки воды, а затем я обнаружил, что пластины из УСВР – это низкотемпературный термопреобразователь тепловой энергии в электрическую. А ведь это и есть та самая "новая энергетика", о которой сегодня столько разговоров! Так что мои разработки – это первое применение на практике новых физических свойств графенов". То есть он сам, собственно, уже начал заниматься тем, чем занимаются IBM, Fujitsu, только не в сфере микроэлектроники, а в каких-то других областях?

- Наверное, это так. Действительно, он начал этим заниматься после наших исследований, они его очень стимулировали и, собственно, благодаря им появились публикации по этой теме. Повторюсь, с Виктором Ивановичем сложно было работать потому, что он не давал никакой информации о методе получения своего материала. А так как я себя все-таки считаю ученым, я не могу работать на неизвестном материале, я должен знать предысторию. Ведь вся история науки – это расширение новых знаний за счет базиса из старых знаний. И Виктор Иванович не давал нам этих знаний. Только когда мы получили колоссальные и красивые результаты, - нанотрубки, чешуйки и все прочее, - он дал нам наконец-то свой патент 1999 года о получении углеродной смеси высокой реакционной способности, который сейчас, я думаю, открыт. И здесь я согласен с его критиками: в патенте не написано слова "графен", там есть "углеродная смесь", первенство в получении которой действительно принадлежит ему, это запатентовано. Для нас, по сути, этот патент явился отправной точкой. И я хотел бы порекомендовать Виктору Ивановичу: всё-таки, если всё это делается - не нужно, нельзя бояться. Это наука, за нее иногда можно и пострадать, но нужно публиковать все результаты на суд зрителя. Главная заслуга Гейма, Новоселова, их коллег – в том, что они докладывали обо всех своих исследованиях, все это обсуждалось и в итоге дало тот фундамент, на котором разрослись сегодняшние исследования других научных групп. А после Нобелевской премии, я уверен, графеновые слои начнут делать даже студенты и школьники. И вот этих новых знаний Виктор Иванович человечеству не дает.

- Возможно, у него есть опасения, что "западное" человечество эти новые знания возьмет и получит за них Нобелевские премии, разовьет их в бизнесе каких-то больших корпораций? Может быть, речь идет о том, чтобы закрыть это и оставить в России? Или это все-таки скорее "оставить себе"?

- Вот в том-то и дело. Все-таки в России есть куча способов не раскрывать основные тайны, но при этом публиковаться. Или хороший пример - создатели зондового микроскопа Бенниг и Рорер, которые продолжают трудиться в фирме IBM за зарплату и делать новые открытия, при это зондовые микроскопы производят и другие компании, в частности, у нас в Зеленограде. Да, Бенниг и Рорер запатентовали свое изобретение и, скорее всего, получают какой-то процент со всех продаж зондовых микроскопов в мире, в том числе и с продаж в России. Но при этом они продолжают заниматься наукой, потому что в этом призвание ученого. Ученый может и пострадать, не каждый ученый в финале своей деятельности может получить тот результат, к которому шел, - я это осознаю, как человек, занимающийся наукой. Но я вот сейчас вам рассказываю о нанотрубках, об их применении и потенциале в будущем, и я действительно в это верю, я это предвижу – предвидение ученого, это такое состояние. Новоселов и Гейм предвидели свой графен, и они его получили. Поэтому я не согласен с Виктором Ивановичем - публиковаться в открытой печати обязательно надо, и тогда мировое сообщество примет. Альтернативного способа делиться знаниями нет.

- А какие МИЭТ видит перспективы практического применения графена? В прошлом интервью вы говорили, что ваш аспирант Константин Горшков уже разрабатывает электронику на основе графена - то есть какие-то разработки в МИЭТе уже ведутся?

- Да, в МИЭТе уже есть две группы, которые ведут их параллельно, независимо. Наша группа, как это было и десять лет назад, связана с наноэлектроникой, поэтому мы пытаемся модифицировать графен, делать в нем литографические рисунки, то есть уменьшать графеновый слой. Графен это слой толщиной всего лишь в один атом, но зато планарно он может занимать до нескольких микрон, – и это первое открытие, которое сделал Новоселов. Сейчас уже компании IBM или Samsung получают графеновые слои до десятков сантиметров, и их применение в электронике – это, конечно, высокочастотная электроника. Благодаря нулевой квазимассе - эффективной массе носителей заряда – на нём можно достигать сумасшедших частот. Частота современного транзистора в компьютере, как знает любой школьник – 3ГГц, а в графеновых структурах уже достигнуты частоты до 100ГГц, в 30 раз выше, и это еще не предел при соответствующей отработке технологии. Это дает шанс созданию аналоговой электроники – телефонов, устройств радиосвязи, радаров, медицинской аппаратуры для рентгеновской спектроскопии и различных видов томографии. С цифровой электроникой, как раз с компьютерами, есть проблема: там нужно выключать проводимость графена, а графен – полуметалл, и полностью перекрыть в нём канал электронов сложно, соотношение тока включения-выключения составляет около 100, и это очень мало, велики токи утечки. А в интегральных схемах могут быть сотни миллионов таких транзисторов, будут колоссальные нагревы. Поэтому цифровая электроника и компьютеры пока еще отстают, возможно, будут перспективы, - здесь я буду аккуратен. А применение в аналоговой электронике однозначно, и самое простое - это прозрачные высокопроводящие слои: экраны мониторов, одна из обкладок солнечных элементов, электронная бумага, гибкие дисплеи… Тут же встаёт вопрос об эффективности – такой слой должен пропускать весь свет и хорошо отводить все получаемое электричество. При этом графен еще и очень прочный материал, сравнимый по прочности с алмазом. Вот такие применения у графена в электронике, и мы сейчас "щупаем" это направление. Я ожидаю массового всплеска исследовательского интереса к графену во всем мире.

- А в МИЭТе будет такой всплеск?

- В МИЭТе он уже идет. У нас этим направлением занимаются аспиранты и студенты, и я не думаю, что мы будем усиливать эту тематику - посмотрим, подождем. Сейчас у нас снова возникла проблема десятилетней давности: мы не хотим производить графен, мы все-таки не химики, и мы захотели его купить. И вот опять мы уже месяц переписываемся с американской компанией, которая уверяет, что продает чуть ли не пластины по 100 мм выращенного химическим методом графена - и опять возникли сложности. Вроде бы они уже готовы продать, но предоставили такой сервис запроса, который не позволил нам в результате заказать эти графеновые слои. Поэтому я снова возвращаюсь к тому, что мы должны разрабатывать промышленное освоение графена в России. В МИЭТе на соседней кафедре развивают эти методы, но такие исследования вне конкуренции с большими корпорациями. Среди применений графена - и космос, и связь, и безопасность нашей страны, поэтому важно не упустить и развить эту технологию в России.

МИЭТ ждет научно-технических творцов

- Давайте на оставшиеся несколько минут интервью вернемся к Петрику и его фильтрам. Интересна ваша оценка его изобретений и слова "лжеученый", которое часто употребляют по отношению к нему в СМИ - вы бы стали так его называть? Или все-таки он ученый, но недостаток публикаций…

- Я не стал бы, действительно, "лжеученый" и "лженаука" - это понятия всё-таки… Вы знаете, мне нравится цитата из Экзюпери, который говорил "Никогда не боритесь "против", всегда боритесь "за". Будете бороться "против" - проиграете!" Вот эти обвинения в "лженауке" и призывы бороться с ней – это неправильно. Действительно, есть различные мнения, есть заблуждения, - в конце концов, возможно, и я заблуждаюсь, когда говорю, что нанотрубки будут доминировать в области электроники в следующем веке. Вот у нас сейчас в Москве и в России развивается научно-техническое творчество молодежи, мы с вами это как раз видели на зеленоградском Фестивале Дня Науки, где молодые школьники, которых еще рано называть учеными, что-то изобретают и показывают. И Виктора Ивановича Петрика я бы назвал научно-техническим творцом. А если он все-таки хочет перейти в категорию ученых – то, как ученый, он должен делиться своими результатами с миром и не бояться, идти вперед, не оглядываясь ни на какие камни, которые бросают ему вслед.

- Ваше личное мнение как ученого – его эксперименты и их интерпретация, они правильные? Новая энергетика, которая основывается на энергии выхода электронов в низкотемпературных источниках электроэнергии - это действительно перспективно?

- Ну, с энергетикой… это не моя область, мне трудно оценить. Что я могу сказать? Это одно из исследований. Холодный термоядерный синтез, например, у нас исследуется уже 20 лет, и мы пока не имеем термоядерных реакторов на его основе. Исследований в области альтернативной энергетики множество. В частности, графен может помочь в известной уже 30 лет фотоэлектронике - повысить КПД солнечных батарей. По каждому исследованию нужны публикации, а не просто мнения, которые нельзя без них составить. А пока есть только новости СМИ, которые не являются основанием, чтобы что-то утверждать…

- Вобщем, недостаточно информации для высказывания каких-то научных мнений за или против?

- Конечно, недостаточно, поэтому я бы и другим ученым не советовал высказываться, когда есть очень слабая база для таких высказываний. Исследования должны существовать как творческий научный процесс, и я считаю, что никакие препятствия не должны ему мешать, - мы это уже прошли в советское время, вспомним Вавилова, генетику, кибернетику. Думаю, мы не должны допускать таких вещей в нашей современной России.

- У меня такой вопрос возник в итоге разговора о Петрике: если он сам не дает научные обоснования своим экспериментам, не публикует их результаты - не мог бы, например, МИЭТ сыграть роль независимой лаборатории, повторить его эксперименты и углубить его исследования на благо науки?

- В этом плане мы всегда открыты.

- Он сам к вам должен прийти?

- Да. Мы ждем Виктора Ивановича, ждем его материалы, мы готовы продолжить все исследования, которые начинали десять лет назад, если он действительно хочет развить свою технологию, создать массовое производство графена, - как я говорил, это сейчас главная мировая проблема. Наши двери всегда открыты для всех творческих ищущих людей, такова наша политика.

Елена Панасенко

Станьте нашим подписчиком, чтобы мы могли делать больше интересных материалов по этой теме



E-mail
Реклама
Реклама
Обсуждение
Vladimir Bravov
28 октября 2010
Ознакомтесь с опытами , потом экспериментируйте с фильтрами для людей:

Углерод в форме полых сфер, эллипсоидов, трубок образует наноструктуры известные как фуллерены (Ф, C60) и собственно углеродные нанотрубки (УНТ). Углеродные нанотрубки существуют в двух формах: одностенные и многостенные. Среди всех известных наноструктур Ф и УНТ занимают особое положение, поскольку их уникальные свойства предоставляют возможность их самого широчайшего использования [28].
Углеродные нанотрубки, в зависимости от их поступления в организм животных, проявляют различную токсическую активность. Так ингаляция крыс и мышей вызывает воспаление и фиброз, накопление нейтрофилов и белка в легочной ткани. Увеличение массы легких и активности лактат-дегидрогеназы [8, 29].
Исследование in vitro в культуре клеток эпидермальных кератоцитов человека и мыши показало, что УНТ проникают через мембрану, аккумулируется внутри клетки и индуцируют апоптоз. Одностенные УНТ в концентрациях 25, 50, 100 и 150 мкг/мл ингибируют пролиферацию эмбриональных клеток человеческой почки
Vladimir Bravov
28 октября 2010
2 Фулерены!!!
При пероральном введении гидроксилированные (растворимые в воде) УНТ распределяются по тканям и органам, исключая мозг. Многостенные УНТ снижают жизнеспособность клеток, увеличивают содержание воспалительного маркера интерлейкина-8. Однако растворы и суспензии содержащие УНТ не вызывают аллергических реакций [21]. Одностенные и многостенные УНТ отличаются степенью цитотоксичности и способностью индуцировать окислительный стресс [8, 21].
Фуллерены и его водорастворимые формы были внутривенно введены крысам в дозах 15 и 25 мг/кг. Инъекция 25 мг/кг в течение 5 мин привело к смерти двух из двадцати крыс. Фуллерены почти полностью связывались с белками плазмы и инактивировали активность печеночных глутатион-S-трансферазы, глутатион-пероксидазы и глутатион-редуктазы и индуцировали окислительное повреждение гепатоцитов крыс [21].
При пероральном введении ЛД50 для крыс составила 600 мг/кг. При сублетальных доза у животных наблюдалось снижение активности щелочной фосфатазы и содержания триацилглицеридов, уменьшение масс тимуса и сердца, увеличение селезенки, активности АСТ, а также развивалась нефропатия [21].
Vladimir Bravov
28 октября 2010
ФУЛЕРЕНЫ живой организм не распознает (клетки мрут а алергии или показаниий нет)
Да и проявления болезней всегда разные . Если они есть в этих фильтрах , то это хороший довесок к водке и наркотикам.
Если Вы пьете эту воду , то флаг Вам в руки. Я надеюсь , Вы знаете что делаете.
Но скорость продвижения проекта "Чистая вода" меня лично умиляет.
С моей точки зрения, я бы отдал этим ребятам все бабло ,только бы они ничего не делали с детьми. Просто шанс на плохие последствия этой авантюры , неоправданно велик. И сделал бы сотню проверок в разных условиях работы этих фильтров .
Vladimir Bravov
28 октября 2010
Ознакомтесь с опытами , потом экспериментируйте с фильтрами для людей:

Углерод в форме полых сфер, эллипсоидов, трубок образует наноструктуры известные как фуллерены (Ф, C60) и собственно углеродные нанотрубки (УНТ). Углеродные нанотрубки существуют в двух формах: одностенные и многостенные. Среди всех известных наноструктур Ф и УНТ занимают особое положение, поскольку их уникальные свойства предоставляют возможность их самого широчайшего использования [28].
Углеродные нанотрубки, в зависимости от их поступления в организм животных, проявляют различную токсическую активность. Так ингаляция крыс и мышей вызывает воспаление и фиброз, накопление нейтрофилов и белка в легочной ткани. Увеличение массы легких и активности лактат-дегидрогеназы [8, 29].
Исследование in vitro в культуре клеток эпидермальных кератоцитов человека и мыши показало, что УНТ проникают через мембрану, аккумулируется внутри клетки и индуцируют апоптоз. Одностенные УНТ в концентрациях 25, 50, 100 и 150 мкг/мл ингибируют пролиферацию эмбриональных клеток человеческой почки
Ольга Ветерок
13 февраля 2014
Очень интересное интервью и тема. Однако меня тоже насторожило, что заходила речь о фильтрах, с этим надо поосторожнее, мне кажется, технологии пока не позволяют делать такие фильтры безопасными. Но, безусловно, нужно развивать направление исследования углеродистых наноструктур в целом. Мне кажется, этой большой шаг к технологиям будущего.
Добавить комментарий
+ Прикрепить файлФайл не выбран