Прыжок русской лягушки

Наука и технологии
«Эксперт» №10 (551) 12 марта 2007
Российские ученые-эмигранты оказались в центре мирового НТП — их исследования углеродных наноматериалов могут повлечь за собой настоящую революцию. Правда, плодами ее распорядятся другие страны
Прыжок русской лягушки

В марте 2007 года в британском журнале Nature появилось несколько статей ученых из Манчестерского университета Великобритании и их коллег из Германии и Голландии, посвященных очередному прорыву в исследованиях тончайших углеродных материалов — графенов. Неформальные лидеры этого интернационального научного коллектива, специалисты Группы мезоскопной физики (автономного подразделения Манчестерского университета) Андре Гейм и Костя Новоселов — наши экс-соотечественники, в бытность гражданами СССР и России звавшиеся Андреем и Константином.

Полученные Геймом, Новоселовым и их коллегами стабильные углеродные наноматериалы толщиной всего в один атом углерода (порядка 0,1 нм) могут стать основой будущей микроэлектроники, сменив современные кремниевые технологии.

Экспериментальное открытие графена в 2004 году все той же группой Гейма-Новоселова стало важнейшим звеном в цепочке исследований углеродных структур, начало которым было положено в 1985-м, когда ученым удалось обнаружить принципиально новые углеродные соединения — фуллерены, каркасные сферические многогранники, составленные из правильных пяти- и шестиугольников с атомами углерода в вершинах. Открывшие фуллерены британец Гарольд Крото и американцы Роберт Керл и Ричард Смолли в 1996 году получили Нобелевскую премию по химии.

К слову сказать, Гейм после эмиграции долгое время работал в голландском Университете Неймегена и, до того как всерьез увлекся графеновыми исследованиями и переехал в Великобританию, успел в 2000 году стать «шнобелевским» лауреатом в области физики за «использование магнитов для подвешивания (левитации) лягушки» (такова официальная формулировка создателей альтернативной научной премии, присудивших ему эту шуточную награду). Оценить шансы Гейма стать истинным нобелевцем пока довольно трудно, но почти наверняка можно утверждать, что они отнюдь не равны нулю.

Графен вместо кремния

В 1991 году сотрудник японской корпорации NEC Сумио Идзима выяснил, что атомы углерода могут образовывать не только сферические, но и полые цилиндрические структуры — длиной до сотен микрометров и диаметром около нанометра. Свежеиспеченные (в буквальном смысле этого слова: эксперименты проводились при температуре порядка 4 тыс. градусов) макромолекулы получили название углеродных нанотрубок. В дальнейшем учеными были получены нанотрубки разной геометрии — как однослойные, так и многослойные, напоминающие свиток.

Два года назад на свет появился еще один принципиально новый класс наноматериалов — сверхтонкие углеродные пленки. Их первооткрыватели Андре Гейм и Константин Новоселов назвали эти особые пленки графеновыми, а составляющий их материал — графеном. Практически одновременно с группой Гейма-Новоселова к схожим результатам пришли их американские коллеги из Принстонского университета (лаборатория профессора Али Яздани).

Графен, слой атомов углерода, соединенных в гексагональную (шестигранную) кристаллическую решетку, по большому счету можно считать двумерной копией трехмерного графита. Его можно предст

Как подправить Мура

Пресловутый Закон Мура (удвоение примерно раз в два года числа кремниевых транзисторов, размещаемых на одном компьютерном чипе) до сих пор остается в силе, однако, несмотря на отчаянное сопротивление монстров силиконовой индустрии, дальнейшее совершенствование методов ультрафиолетовой кремниевой литографии неумолимо упрется в так называемый квантовый барьер — лавинообразный рост нежелательных квантовых эффектов при снижении размеров полупроводниковых транзисторов до уровня в несколько десятков нанометров. И хотя не исключено, что ученым и технологам все-таки удастся изобрести хитроумные методы преодоления этого барьера, применяемая сегодня традиционная оптическая литография, по-видимому, станет как минимум слишком дорогостоящей на субнанометровом уровне. Согласно текущим оценкам, по достижении уровня в 20 нм (ориентировочно к 2020 году) экономическая и физическая эффективность кремниевых чипов окончательно испарится, и тогда их место займут более устойчивые наноматериалы на основе иных химических элементов. В качестве возможных заменителей кремния сегодня рассматриваются многие материалы, однако наиболее вероятными кандидатами на эту роль пока представляются новые углеродные структуры.