Grafénkutatóké a fizikai Nobel

Gunnar Öquist, a svéd tudományakadémia titkára magyar idő szerint kedden délelőtt 11 óra 45 perckor jelentette be az idei fizikai Nobel-díjasok nevét. A díjat két orosz születésű, de a Manchesteri Egyetemen kutató fizikus, Andre Geim és Konstantin Novoselov kapták „a kétdimenziós grafénnel kapcsolatos áttörést hozó kísérleteikért.”

A szén grafén nevű formája egészen új kutatási irány a tudományban, az elmúlt pár évben lett felkapott anyag a nanotechnológiában. Geim és Novoselov is nemrég, 2004-ben végezték az indoklásban említett kísérleteket: ekkor sikerült egy grafitdarabból kivonniuk a csupán egyetlen atom vastag grafént. Egészen addig a kutatók úgy vélték, lehetetlen ilyen vékony, de stabil kristályszerkezetű anyagot készíteni.

A grafén a legvékonyabb és legerősebb anyag. Egyetlen atom vastagságú, tökéletes szerkezetű szénlap, ami rengeteg lehetőséget rejt magában. A graféntranzisztorokat sokkal jobban lehet miniatürizálni a szilíciumnál, az anyag sajátossága, hogy gyorsabban tud a vezető és szigetelő állapot között váltani, kisebb benne az elektronok szivárgása, és kisebb az elektromos ellenállása (vagyis kevésbé melegszik).

A két díjazott Nobel-díjashoz képest meglehetősen fiatal: Geim 1958-as születésű, Novoselon 1974-es.

Csak mi tudjuk megmunkálni

„Geimék nagyon szellemes kísérletet mutattak be annak idején” – kommentálta a hírt Bíró László Péter, az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézete Nanoszerkezetek Osztályának vezetője. „Fogtak egy közönséges ragasztószalagot, és azzal elkezdték tépni a grafitot. A szalagra rátapadt néhány mikron vastag grafitlemezt újra letépték egy másik ragasztószalaggal, és addig tépkedtek tovább, amíg a grafitréteg szinte átlátszóvá vált. Ekkor rányomták a szalagot egy szilíciumlemezre, amint meghatározott vastag oxidréteg volt, ez az oxidréteg tette lehetővé, hogy a grafén láthatóvá váljon.” A kutató szerint meglepő, hogy ilyen gyorsan díjazták a két tudóst annak ellenére, hogy a szén nanoszerkezetek kutatói között már van Nobel-díjas.

Mint Bíró elmondta, a két kutató könnyen kezelhető módszert adott arra, hogy a világ számtalan laboratóriumában beinduljanak a grafénkutatások. Tavaly már 2009 referált cikket jegyeztek ezen a tudományterületen. Az osztályvezető úgy véli, a grafén gyakorlati alkalmazása a tranzisztorok mellett a síkképernyőkben lesz, ahol azért jön jól, mert helyettesítheti a világban már kifogyófélben levő indiumot. Valószínűleg ez lesz az első széleskörű alkalmazása, mert ennek a minőségi követelményeit könnyebb megvalósítani, mint a nanotranzisztorokét. Az biztos, hogy a grafénmegoldások területe a következő évtizedekben nagyot fog robbanni, akár már tíz éven belül megjelenhetnek az első termékek, amikben grafén van.

A grafénkutatásban Magyarország is élenjár. Geimék módszere az alapkutatásokban jól használható, de az alkalmazáshoz nagy felületben és jó minőségben előállított grafén kell, amit ma már kémiai leválasztásos módszerrel gyártanak. „Az így kapott grafént azonban még meg is kell munkálni atomi pontossággal, meghatározott kristálytani irányok szerint. Erre a világon egyelőre csak mi vagyunk képesek” – magyarázta Bíró.

Azonban Magyarországon nehéz előrelépni ezekben a kutatásokban, Bíró csoportjának több pályázatát is elutasították. „Dél-Korea viszont három hónap alatt eldöntötte, hogy nekik megéri ebbe fektetni. Most velük dolgozunk együtt, egy koreai csapat növeszti a grafénréteget, mi pedig megmunkáljuk azt, de a teljes kutatást ők finanszírozzák. Szerettem volna Magyarországon tartani ezt, de nem sikerült.” A Nanotechnológiai Osztály honlapján bővebben is olvashat a magyar nanotechnológiai kutatásokról.

Háromszor is magyar

Tavaly három tudós kapta megosztva az elismerést: a kínai születésű, de főként Nagy-Britanniában dolgozó Charles Kuan Kao a díj felének örülhetet, míg két negyed a Bell Laboratories munkatársainak, az amerikai Willard S. Boyle-nak és George E. Smithnek juttott. A hivatalos indoklás szerint Kao az optikai szálakon keresztül történő fénytovábbítás területén elért alapvető eredményeiért kapta a díjat, Boyle és Smith pedig a digitális fényképezőkben is használt képalkotó félvezető áramkör, a CCD feltalálásáért.

A fizikai Nobelt először 1901-ben osztották ki, akkor a német Wilhelm Conrad Röntgen kapta a díjat a róla elnevezett sugárzás felfedezéséért. A fizikai Nobel-díjat háromszor is magyar tudós kapta meg. Első Nobel-díjasunk, Lénárd Fülöp is fizikus volt: ő 1905-ben katódsugaras vizsgálatokra alapozott atommodelljéért kapta az elismerést. 1963-ban Wigner Jenőnek ítélték a díjat, megosztva kapta az amerikai Maria Goeppert-Mayerrel és a német J. Hans D. Jensennel. Wigner az indoklás szerint az atommagok és az elemi részecskék elméletének továbbfejlesztésével érdemelte ki a Nobelt, különös tekintettel az alapvető szimmetriaelvek felfedezésére és alkalmazására. A legutóbbi fizikai Nobel-díjasunk Gábor Dénes volt 1971-ben, ő a holografikus módszer feltalálásáért és kifejlesztéséért kapta a díjat.

Az orvosi Nobel-díjasnak lombikbébiket köszönhetünk

Az idei első Nobel-bejelentés hétfőn volt, akkor az orvosi-fiziológiai díj nyertesét közölték. A díjat a brit Robert Geoffrey Edwards kapta az in vitro, azaz testen kívüli megtermékenyítés kifejlesztéséért. Edwards és 1988-ban meghalt nőgyógyász kollégája, Patrick Steptoe erőfeszítéseinek eredményei az egészséges lombikbébik – becslések szerint évenete negyedmillió csecsemő születik in vitro megtermékenyítésből. A Pápai Életvédő Akadémia elnöke élesen bírálta a döntést.

Szerdán a kémiai Nobel, csütörtökön az irodalmi díj, pénteken a békedíj nyertesét nevezik meg, jövő hétfőn pedig azt hirdetik ki, kihez kerül idén a svéd központi bank által 1968-ban alapított közgazdasági Nobel-díj.

A Nobel-díjakat idén is XVI. Károly Gusztáv svéd király adja majd át, december 10-én, a kitüntetést alapító Alfred Nobel 1896-ban bekövetkezett halálának évfordulóján. Az igazoló okmányon és az aranyérmén kívül minden díj mellé 10 millió svéd koronás (körülbelül 300 millió forint) csekk jár. Alfred Nobel tehetős svéd nagyiparos, a dinamit feltalálója 1895-ben írt végrendeletében rendelkezett úgy, hogy vagyonának kamataiból évről évre részesedjenek a tudomány és az irodalom kiválóságai, valamint azok, akik a legtöbb erőfeszítést teszik a békéért. Az alapító utasításai szerint a díjat azoknak kell adni, akik az előző évben saját tudományterületükön a legnagyobb szolgálatot tették az emberiségnek. Az „előző évben” kitételt már régóta nem tartja be a Nobel-bizottság, mivel évtizedek is eltelhetnek, mire kiderül, hogy egy kutatás mennyire értékes.