Комментарий к Нобелевской премии по физике за 2010 год



Присуждение Нобелевской премии за работу связанную с углеродом, безусловно, знаменательное событие. Значение углерода в современной науке и технике невозможно переоценить. П.Уокер, редактор книжной серии «Chemistry and Physics of Carbon», 30 лет назад называл углерод «старым, но всегда новым материалом». Это и сегодня является справедливым и подтверждается лавинообразным ростом в последние годы публикаций, посвященных синтезу и свойствам различных углеродных форм и модификаций.
На первый взгляд углерод является самым распространенным элементом на нашей планете — он входит в структуру всех биологических объектов, это все возможные виды органических и неорганических материалов и т.п. В тоже время содержание углерода в земной коре составляет всего 23% ее массы, в то время как содержание кремния (элемента также IV группы — 29,5%). Объясняется это уникальным сочетанием малого размера атома (среди элементов IV группы) и возможностью образовывать все виды ковалентной связи sp, sp2, sp3, а также без таковой — sp0-связь. Каждое валентное состояние характеризует определенную и единственную аллотропную форму: sp-тип — линейно-цепочечному (одномерному) карбину, sp2-тип — плоскостному (двумерному) графиту и sp3-тип гибридизации свойствен пространственному (трехмерному) углероду — алмазу, sp0 — ГЦК углероду.
Начало работ по синтезу новых углеродных материалов относится к концу 50-х, начало 60 годов. К этому времени вызывало недоумение, что существование элемента с самой богатой химией из всей Периодической системы ограничивается лишь двумя известными аллотропными модификациями. Явно не хватало линейной формы. Одномерный (цепочечный) полимер оставался недостающим звеном в аллотропии углерода вплоть до 1960 г., когда в Институте элементоорганических соединений А.М.Сладковым с сотрудниками был открыт карбин — полииновая, или полиацетиленовая (-СС-)n, и кумуленовая (=C=С=)n формы линейного углерода с sp связями между атомами. Диплом на открытие новой кристаллической формы углерода выдан в 1971 году (№107) с приоритетом 1960 года. Это было открытие новой аллотропной формы углерода и без всяких сомнений достойно Нобелевской премии.
В 1985 году открытие фуллеренов (авторы открытия в 1996 году получили Нобелевскую премию по химии) послужило дополнительным стимулом для развития технологии получения новых углеродных материалов, что привело к созданию нанотрубок (свернутые в трубку двумерные листы графена). В связи с этим следовало бы ожидать, что ближайшая Нобелевская премия будет присуждена по крайней мере создателям нанотрубок. При этом проведенные теоретические работы по физике нанотрубок позволили создать на их основе опытные образцы активных элементов для наноэлектроники (полевые транзисторы).
В целом практика присуждения Нобелевских премий по физике и химии показывает, что премии присуждаются (наиболее яркие примеры): «За пионерские теории конденсированных сред» (1962 — Лев Ландау), «За важный прорыв в физике, открытии сверхпроводимости в керамических материалах», (1987 — Георг Беднорц, Карл Мюллер), «За открытие фуллеренов» (1996 — Роберт Керл, Харолд Крото, Ричард Смолли ), «За открытие проводимости в полимерах» (2000 — Алан Мак-Диармид, Хидеки Сиракава), «За создание теории сверхпроводимости …» (2003 — Алексей Абрикосов, Виталий Гинзбург, Энтони Леггет).
Из этого списка совершенно очевидно значение работ и вклад авторов в развитие как фундаментальных знаний, так и практических технологий.
За что же присуждена последняя премия? — «for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene».
Основополагающие эксперименты, связанные с двумерным материалом графеном видимо подразумевают:
1. способ получения
2. теоретические исследования электронных свойств материала
3. перспективы использования материала в современной электронике
Способ получения атомно гладких монослоев углерода не оригинален, поскольку отслаивание с использованием скотча применяли уже в конце 80-х годов для получения монослоев углерода для исследования методом сканирующей туннельной микроскопии.
Теоретические исследования в этом направлении начались уже в конце 40-х годов и продолжаются до сих пор, вклад авторов в которые также неоригинален.
Перспективы использования в электронике графена пока сомнительны ввиду отсутствия в графене запрещенной зоны.
Поэтому присуждение данной Нобелевской премии представляется несколько странным или по-крайней мере преждевременным.

Доцент кафедры физической электроники
Хвостов В.В.

Назад