Andre Geim und Konstantin Novoselov, die Väter des Wundermaterials Graphen

2010 erhielten sie den Nobelpreis für Physik für ihre Experimente mit dieser außergewöhnlichen Materie

• Die Wissenschaftler
• Die Entdeckung
• Kurioses

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  Andre Geim
  Autor: Prolineserver / Holger Motzkau 2010, (Wikimedia Commons)

  

  Konstantin Novoselov
  Autor: Zp2010 (Wikimedia Commons)
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  Die in Russland geborenen Wissenschaftler Andre Geim und Konstantin Novoselov arbeiteten an der Universität Manchester (Vereinigtes Königreich), als sie die Nachricht erhielten, dass sie für ihre Forschungen mit Graphen mit dem Nobelpreis für Physikausgezeichnet würden. Sechs Jahre zuvor, also 2004, entdeckten sie gemeinsam diesen Stoff.

  Andre Geim wurde 1958 geboren, besuchte eine englische Oberschule und studierte danach am Institut für Physik und Technologie in Moskau und an der russischen Wissenschaftsakademie; dort spezialisierte er sich auf Physik von Metallen. Konstantin Novoselov kam 1974 zur Welt und studierte an der Moskauer Universität für Technische Physik. Er promovierte zusammen mit Andre Geim, der damals in den Niederlanden lebte, und zog in die Wahlheimat seines Tutors. Als Geim später nach Manchester umsiedelte, folgte ihm Novoselov erneut, um an seiner Seite zu forschen.

  Heute ist Andre Geim niederländischer Staatsbürger und Konstantin Novoselov besitzt die russische und die britische Staatsangehörigkeit.

• Geim und Novoselov hatten die Gewohnheit, nach Beendigung ihrer Arbeitsstunden jeweils freitags im Labor ihre neuen Ideen in die Praxis umzusetzen. An einem dieser Tage experimentierten sie mit Grafit und erhielteneinezweidimensionale Form des Kohlenstoffs, die das bis dato dünnste (nur eine Atomschicht dick) und gleichzeitig resistenteste, flexibelste, härteste, transparenteste, leichteste und am besten elektrisch leitende Material war: Sie hatten Graphen entdeckt.

  In diesem Blog haben wir in zwei Artikelnüber die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten dieses Werkstoffs berichtet und Forschungsgruppen vorgestellt, die seit der Entdeckung von Graphen auf der ganzen Welt mit diesem Material arbeiten:

  Graphen, ein Material, das unsere Welt verändern wird

  Graphen, 2. Teil

  Neuigkeiten

  Die größte Herausforderung für die Forschung war bisher, den komplexen Prozess der Gewinnung von Graphen aus Grafit zu vereinfachenund die für die einzelnen Anwendungennotwendige Reinheit zu erreichen.

  Letzte Woche verkündete eine Forschergruppe des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Universität California in Berkeley, dass nun eine preiswerte und einfache Methode zur Lösung dieses Problems entwickelt werden konnte.

  Das Problem

  Graphen fehlt im reinen Zustand eine Reihe von Eigenschaften, die notwendig sind, um beispielsweise elektronische Geräte herzustellen. Das Material muss mit Sauerstoffatomen angereichertwerden, um es so zu verändern, dass es die je nach Anwendung erforderlichen Eigenschaften besitzt. Die bisher verwendeten Methoden hatten einen Nachteil: die Atome waren auf der Graphen-Oberfläche willkürlich verteilt, was zur Folge hatte, dass das Material bei700 bis 900 GradCelsius nachbehandelt oder mit umweltschädlichen chemischen Produkten behandelt werden musste.

  Die Lösung

  Bei der in der Zeitschrift Nature veröffentlichtenneuen Methodewird das MaterialTemperaturen zwischen 50 und 80 Grad Celsius ausgesetzt, benötigt keine chemische Behandlungund kann großflächig eingesetzt werden, so dass es für kommerzielle Anwendungen einfacher herzustellen ist. Bei dem Prozess findet die Verteilung der Sauerstoffatome in Gruppen statt, wobei gleichzeitig Regionen mit reinem Graphen belassen werden, was für die Anwendung in der Elektronikvon großer Bedeutung ist. Die Forscher haben auch beobachten können, dass mit dieser Behandlung die Kapazität von Graphen, sichtbares Licht zu absorbieren, bedeutend zunimmt, womit das Material ideal zur Herstellung von Solarzellen ist.

• Graphen wurde unter außergewöhnlichen Umständen entdeckt, bei denen Geim und Novoselov weder hochtechnische Geräte noch komplexe Verfahren verwendeten, sondern lediglich eineHalterung aus Silizium mit einem hochadhäsiven Klebeband, mit dem sie Grafit(das als Grundlage zur Herstellung von Bleistiften dient) schichtweise ablösten. Sie erkannten sofort, was für eine bedeutende Entdeckung sie gemacht hatten und bekamen eine Vorstellung von den möglichen Anwendungen.

  Gleich nach der Entdeckung verfassten sie einen Artikeldarüber, den die Zeitschrift Nature nicht veröffentlichen wollte.