WEBVTT

00:00:15.819 --> 00:00:21.319
Наноматериалы и наноструктуры
встречаются повсюду в природном мире.

00:00:21.319 --> 00:00:24.670
Взгляните на крыло стрекозы.

00:00:24.670 --> 00:00:28.335
Если мы увеличим его в 100 000 раз

00:00:28.335 --> 00:00:31.506
и посмотрим на прозрачную мембрану,

00:00:31.506 --> 00:00:34.052
мы увидим наноструктуру,

00:00:34.052 --> 00:00:37.668
которую невозможно разглядеть
невооружённым глазом.

00:00:37.668 --> 00:00:40.237
Графен прозрачен.

00:00:42.987 --> 00:00:46.089
Вот молекулярная модель графена.

00:00:46.089 --> 00:00:48.398
Чтобы разглядеть, её увеличили

00:00:48.398 --> 00:00:52.307
в 280 миллионов раз.

00:00:53.497 --> 00:00:58.608
Графен состоит из одного
единственного элемента — углерода.

00:00:59.869 --> 00:01:01.691
Он настолько прост.

00:01:01.691 --> 00:01:05.652
Однако графен имеет 
множество особых свойств:

00:01:06.492 --> 00:01:11.648
это самый тонкий материал, 
толщиной в один атом,

00:01:11.648 --> 00:01:14.970
и он обладает наибольшей прочностью 
среди всех известных материалов.

00:01:14.970 --> 00:01:18.182
Его двумерная углеродная связь

00:01:18.944 --> 00:01:23.057
твёрже тетраэдрической 
углеродной связи в алмазе.

00:01:24.527 --> 00:01:28.487
Он гибкий и растягиваемый.

00:01:29.187 --> 00:01:34.183
Его можно полностью согнуть
и растянуть на 20%.

00:01:34.993 --> 00:01:38.452
Теплопроводность у графена выше,

00:01:38.452 --> 00:01:41.452
чем у всех других материалов, 
включая медь.

00:01:41.452 --> 00:01:43.745
Он способен выдерживать 
наибольшую плотность тока

00:01:43.745 --> 00:01:46.745
при комнатной температуре.

00:01:46.745 --> 00:01:49.878
Его внутренняя подвижность

00:01:49.878 --> 00:01:53.163
в 100 раз выше, чем у кремния.

00:01:54.523 --> 00:01:58.068
Это самый непроницаемый материал:

00:01:58.068 --> 00:02:02.951
даже наименьшие атомы гелия 
не протискиваются через него.

00:02:04.501 --> 00:02:07.165
Графен изменит мир.

00:02:07.165 --> 00:02:11.777
Несомненно, через 10—20 лет 
общество станет совершенно другим

00:02:11.777 --> 00:02:14.451
и разумным.

00:02:14.451 --> 00:02:18.199
Давайте поразмышляем о будущем.

00:02:19.249 --> 00:02:22.985
Представьте себе время, когда 
все прозрачные стеклянные окна

00:02:22.985 --> 00:02:27.059
могли бы постоянно генерировать энергию 
под воздействием солнечных лучей

00:02:27.849 --> 00:02:30.912
и снабжать энергией все здания,

00:02:31.972 --> 00:02:36.367
весь электрический транспорт 
и электронные устройства

00:02:36.367 --> 00:02:40.632
заряжались бы в течение 10 минут
и несколько дней не нуждались бы в зарядке,

00:02:41.582 --> 00:02:47.259
морская вода опреснялась бы 
при помощи карманного устройства,

00:02:47.259 --> 00:02:51.307
превращающего её в питьевую,

00:02:51.307 --> 00:02:57.642
умные приборы стали бы 
частью нашей одежды

00:02:57.642 --> 00:03:01.466
и даже иногда вживлены в кожу,

00:03:02.786 --> 00:03:06.584
легковесные композитные материалы

00:03:06.584 --> 00:03:08.062
стали бы прочнее, чем когда-либо,

00:03:08.062 --> 00:03:12.175
и стали бы основным материалом
для построения судов,

00:03:12.175 --> 00:03:16.498
транспортных средств и самолётов,

00:03:17.288 --> 00:03:21.733
микросхемы производили бы расчёты

00:03:21.733 --> 00:03:24.268
в 1 000 раз быстрее

00:03:24.268 --> 00:03:27.694
с плазмонами вместо электронов!

00:03:27.694 --> 00:03:33.208
Когда-нибудь, ещё при нашей жизни, 
благодаря этому новому наноматериалу

00:03:34.022 --> 00:03:37.186
всё это воплотится в жизнь

00:03:37.186 --> 00:03:40.765
и коренным образом изменит наше общество.

00:03:41.655 --> 00:03:44.979
Производство графена — 
серьёзная проблема.

00:03:46.239 --> 00:03:49.949
Хотя графен существует в графите,

00:03:49.949 --> 00:03:53.381
многие учёные полагали, 
что будет невозможно

00:03:53.381 --> 00:03:56.010
выделить устойчивый графен из графита.

00:03:56.010 --> 00:04:00.340
В 1930 году Ландау и Пайерлс предсказали,

00:04:00.340 --> 00:04:04.782
что двумерные кристаллы 
не могут существовать

00:04:04.782 --> 00:04:07.169
из-за термодинамической неустойчивости.

00:04:07.169 --> 00:04:12.117
30 лет спустя Мермин представил 
аналитические результаты 



00:04:12.117 --> 00:04:16.037
для полного обоснования своей гипотезы.

00:04:16.037 --> 00:04:19.176
В 2004 году двое учёных,

00:04:19.176 --> 00:04:21.715
Андрей Гейм и Костя Новосёлов,

00:04:21.715 --> 00:04:25.454
использовали 
для производства графена скотч.

00:04:25.454 --> 00:04:30.471
Приклеивая скотч на пластинки графита

00:04:30.471 --> 00:04:33.466
и снимая слой за слоем,

00:04:35.326 --> 00:04:38.684
они получили очень тонкий графит.

00:04:38.684 --> 00:04:43.066
Хотя большая часть поверхности 
и состояла из тонких пластинок графита,

00:04:43.066 --> 00:04:45.268
в конце концов было выделено

00:04:45.268 --> 00:04:48.862
всего несколько кусочков 
однослойного графена.

00:04:48.862 --> 00:04:51.524
С тех пор тысячи учёных

00:04:51.524 --> 00:04:54.526
начали проводить исследования

00:04:54.526 --> 00:04:56.974
однослойного графена,

00:04:56.974 --> 00:04:59.791
используя скотч.

00:04:59.791 --> 00:05:04.082
Даже Нобелевская премия по физике
в 2010 году

00:05:04.082 --> 00:05:06.398
была присуждена этим учёным

00:05:06.398 --> 00:05:11.155
за новаторское использование скотча.
(Смех)

00:05:11.155 --> 00:05:13.993
Очевидно, что этот способ непрактичен

00:05:13.993 --> 00:05:18.103
для массового производства графена 
и полезных изделий.

00:05:18.103 --> 00:05:21.749
В настоящее время множество 
маленьких пластинок многослойного графена,

00:05:21.749 --> 00:05:25.160
тонких графитовых пластинок,

00:05:25.160 --> 00:05:29.761
может быть получено с помощью
химического расслаивания.

00:05:29.761 --> 00:05:33.577
Добавляя его при изготовлении 
теннисных ракеток или велосипедных шин,

00:05:33.577 --> 00:05:38.029
можно повышать их прочность 
и уменьшать массу композитного материала.

00:05:38.029 --> 00:05:41.506
Однако получаемый материал 
имеет чёрный цвет,

00:05:41.506 --> 00:05:46.444
что несовместимо с прозрачностью графена.

00:05:46.444 --> 00:05:51.286
Чёрный цвет означает, 
что пластинки слишком толстые.

00:05:52.266 --> 00:05:54.976
Кроме того, эти пластины слишком малы

00:05:54.976 --> 00:05:59.246
для такого их использования, 
о котором я говорил.

00:06:00.398 --> 00:06:04.601
Как экспериментатору, 
работающему с графеном,

00:06:04.601 --> 00:06:07.602
мне для моих экспериментов нужно было

00:06:07.602 --> 00:06:10.503
много однослойного графена 
с большой поверхностью.

00:06:10.503 --> 00:06:13.456
Однако в тот момент в Нидерландах

00:06:13.456 --> 00:06:16.120
я не нашёл ни одной 
исследовательской группы,

00:06:16.120 --> 00:06:19.144
способной снабдить меня 
высококачественным графеном.

00:06:19.144 --> 00:06:24.209
Я ежедневно ездил в Лейденский
и Делфтский университеты,

00:06:24.209 --> 00:06:29.414
пытаясь понять, как мне создать
крупные образцы графена.

00:06:30.554 --> 00:06:33.294
На имеющихся установках
мне не удавалось выделить

00:06:33.294 --> 00:06:36.995
качественный графен:

00:06:36.995 --> 00:06:41.550
либо из-за плохого управления 
потоками газа,

00:06:41.550 --> 00:06:45.770
либо из-за того, что площадь нагрева 
была слишком мала

00:06:45.770 --> 00:06:48.507
для создания крупных образцов графенов.

00:06:49.207 --> 00:06:51.887
К тому же мощность нагревателя 
была недостаточной

00:06:51.887 --> 00:06:54.838
для достижения 1 000°C.

00:06:56.018 --> 00:07:00.108
Каждый день я просыпался в 6 утра

00:07:00.108 --> 00:07:02.489
и возвращался домой в полночь.

00:07:02.489 --> 00:07:06.059
Я перепробовал все мыслимые возможности.

00:07:06.629 --> 00:07:12.435
Однако меня ожидало разочарование,
и передо мной вставали всё те же проблемы.

00:07:12.435 --> 00:07:15.204
Я думал: «Я не закончу свою диссертацию,

00:07:15.204 --> 00:07:17.584
если буду работать таким образом».

00:07:18.624 --> 00:07:22.589
Через четыре месяца я решил 
больше не тратить времени понапрасну

00:07:22.589 --> 00:07:24.579
и сделать печь самому.

00:07:24.579 --> 00:07:27.526
Благодаря своему руководителю
и факультету

00:07:27.526 --> 00:07:31.143
я получил дополнительные средства
на оборудование.

00:07:31.143 --> 00:07:35.536
В то же время я получил Молодёжную 
премию за замечательные идеи

00:07:35.536 --> 00:07:38.053
в размере 10 000 евро,

00:07:38.053 --> 00:07:42.975
благодаря которой я смог купить материал.

00:07:46.625 --> 00:07:52.669
Я до сих пор помню вторник, 
17 апреля 2012 года.

00:07:53.490 --> 00:07:56.507
После года напряжённой работы

00:07:56.507 --> 00:08:00.066
я начал тестирование 
собственного устройства.

00:08:00.066 --> 00:08:03.546
Вакуумный насос,
который я достал в лаборатории,

00:08:03.546 --> 00:08:06.948
был более чем восьмилетней давности

00:08:06.948 --> 00:08:09.948
и проработал к тому моменту 
более 29 000 часов.

00:08:09.948 --> 00:08:13.747
К тому же и насос работал только

00:08:13.747 --> 00:08:17.815
при температурах до 40°C.

00:08:19.435 --> 00:08:23.572
Тогда я купил маленький 
вентилятор за 30 евро,

00:08:23.572 --> 00:08:27.183
который прекрасно охлаждал насос.

00:08:28.483 --> 00:08:32.964
Это и была созданная мною печь.

00:08:34.834 --> 00:08:39.614
Я объясню преимущества этого 
самодельного устройства:

00:08:39.614 --> 00:08:42.212
эта печь может нагревать
однодюймовую кварцевую трубу

00:08:42.212 --> 00:08:45.280
до более чем 1 000°C

00:08:45.280 --> 00:08:50.340
с колебаниями температуры 
менее чем на один градус.

00:08:51.310 --> 00:08:56.430
Существует прозрачное пуленепробиваемое
защитное покрытие Lexan,

00:08:56.430 --> 00:09:00.793
защищающее от любого взрыва газа

00:09:00.793 --> 00:09:03.900
и обеспечивающее безопасность
исследователя.

00:09:03.900 --> 00:09:08.924
Есть небольшой маховик, 
дистанционно управляющий

00:09:09.974 --> 00:09:11.173
перемещением печи налево

00:09:12.373 --> 00:09:13.506
и направо

00:09:14.536 --> 00:09:17.784
с помощью цепной передачи,

00:09:17.784 --> 00:09:21.323
подобно велосипеду.

00:09:21.323 --> 00:09:26.550
С помощью такой установки 
я мог подогревать и охлаждать образец

00:09:26.550 --> 00:09:30.816
в 10 раз быстрее любого
коммерческого оборудования.

00:09:30.816 --> 00:09:37.246
Стоит это приспособление 
менее 20 000 евро,

00:09:37.246 --> 00:09:42.159
и оно более чем в 7 раз дешевле 
любого другого доступного оборудования.

00:09:43.409 --> 00:09:47.288
Все компоненты могут быть оптимизированы
и хорошо контролируемы.


00:09:47.288 --> 00:09:50.961
Оно обеспечивает более 
высокую производительность.

00:09:50.961 --> 00:09:54.536
Мне очень нравилось проводить эксперимент 
с моим собственным устройством.

00:09:55.556 --> 00:09:58.513
Вот полученный мной графен.

00:09:58.513 --> 00:10:02.453
Кристаллы графена растут
как кристаллы снега.

00:10:02.453 --> 00:10:05.766
Метан, на долю которого приходится 
около 80% природного газа,

00:10:05.766 --> 00:10:09.805
используемого для приготовления пищи,

00:10:10.835 --> 00:10:13.689
разлагается на атомы углерода

00:10:17.449 --> 00:10:19.959
на медной подложке

00:10:23.529 --> 00:10:28.347
при температуре 1 000°C 
в атмосфере инертного газа.

00:10:33.243 --> 00:10:36.385
Соединяясь друг с другом, атомы углерода

00:10:36.385 --> 00:10:40.287
образуют графитовые кольца
с сотовыми конструкциями,

00:10:40.287 --> 00:10:42.109
такими как в графите.

00:10:43.019 --> 00:10:47.081
Я использую изотоп углерода 
для определения роста.

00:10:48.091 --> 00:10:53.027
Можете представить, что размер
отдельно взятого графенового кристалла

00:10:53.027 --> 00:10:56.473
достигал нескольких миллиметров,

00:10:56.473 --> 00:11:02.921
что больше размера атома углерода 
более чем в миллион раз?

00:11:06.911 --> 00:11:09.964
Можете ли вы поверить в то,

00:11:09.964 --> 00:11:12.964
что этот образец был получен 
шесть месяцев назад

00:11:12.964 --> 00:11:18.983
и однослойный графен всё ещё способен
защищать медь от любого окисления?

00:11:20.433 --> 00:11:23.778
Увеличиваясь в размере, кристаллы графена

00:11:24.748 --> 00:11:27.596
соединяются с соседними 
графеновыми кристаллами,

00:11:27.596 --> 00:11:30.191
образуя сплошную плёнку.

00:11:31.091 --> 00:11:33.574
Рост графена остановится,

00:11:33.574 --> 00:11:35.871
когда не останется неизолированной меди.

00:11:37.281 --> 00:11:42.385
В итоге получится однослойная
высококачественная графеновая плёнка.

00:11:43.369 --> 00:11:46.414
Мы с коллегой первыми доказали,

00:11:46.414 --> 00:11:49.613
что синтетический графен 
не уступает по качеству графену,

00:11:49.613 --> 00:11:53.418
полученному методом скотча,

00:11:53.418 --> 00:11:56.767
однако его размер существенно больше.

00:11:58.387 --> 00:12:02.910
Для массового производства графена
по очень низкой цене

00:12:02.910 --> 00:12:08.045
была построена более мощная 
и более хорошая печь.

00:12:09.145 --> 00:12:11.474
Эта печь имеет кварцевую трубку 
большего размера,

00:12:11.474 --> 00:12:15.929
и в ней поддерживается 
постоянная температура.

00:12:15.929 --> 00:12:18.598
Как только рост графена прекращается,

00:12:18.598 --> 00:12:24.425
я полностью отсоединяю печь от трубки

00:12:24.425 --> 00:12:26.722
и вынимаю образец графена.

00:12:26.722 --> 00:12:30.814
Немедленно я приступаю ко второму циклу 
выращивания графена.

00:12:31.784 --> 00:12:34.482
Эффективность роста 
высококачественного графена

00:12:34.482 --> 00:12:37.179
может быть повышена 
в десять-двадцать раз,

00:12:37.179 --> 00:12:41.457
и тогда существенно понизится
потребление энергии.

00:12:41.457 --> 00:12:44.133
Изготовление сотни больших печей
позволит наладить

00:12:44.133 --> 00:12:47.895
массовое производство графена 
в ближайшее время.

00:12:51.585 --> 00:12:56.389
Через слой графена 
на прозрачной подложке

00:12:58.389 --> 00:13:01.098
я могу видеть вас всех.

00:13:04.688 --> 00:13:07.319
Но он обладает особыми свойствами:

00:13:19.644 --> 00:13:21.520
он способен проводить ток

00:13:25.260 --> 00:13:26.831
и обладает гибкостью.

00:13:29.661 --> 00:13:31.261
(Аплодисменты)

00:13:40.651 --> 00:13:43.916
Теперь вы можете представить себе

00:13:43.916 --> 00:13:48.066
всевозможные будущие 
области применения графена.

00:13:51.312 --> 00:13:54.258
В настоящее время 
этот небольшой кусок графена

00:13:54.258 --> 00:13:56.984
стоит около 1 000 евро.

00:13:57.934 --> 00:14:02.792
Я думаю, что его цена понизится до 1 евро

00:14:02.792 --> 00:14:05.044
в течение нескольких лет,

00:14:05.044 --> 00:14:08.624
так как натуральный газ
и медная фольга,

00:14:09.344 --> 00:14:10.523
которые используются

00:14:11.773 --> 00:14:14.942
для производства графена,

00:14:16.238 --> 00:14:17.884
широко доступны.

00:14:18.914 --> 00:14:22.752
В ближайшее время все мы будем 
иметь доступ к графену

00:14:23.565 --> 00:14:25.585
и осуществим эту мечту.

00:14:25.597 --> 00:14:29.586
Помните, я сказал вам, 
что мы будем жить в лучшем мире.

00:14:30.908 --> 00:14:33.928
Сейчас я не могу показать вам
прозрачные стеклянные окна,

00:14:33.928 --> 00:14:36.585
генерирующие электричество,

00:14:36.585 --> 00:14:40.556
и электронику в моей одежде.

00:14:41.776 --> 00:14:45.700
Но я могу показать вам нечто такое, 
чего вы ещё никогда не видели.

00:14:47.589 --> 00:14:53.297
На этом прозрачном полимерном крыле есть 
прозрачный графен,

00:14:54.225 --> 00:14:57.775
структурированный в проводную конструкцию.

00:14:58.486 --> 00:15:00.476
Графен настолько необычен,

00:15:00.476 --> 00:15:04.146
что если мы направим на него 
очень малое количество энергии,

00:15:04.146 --> 00:15:06.486
он уменьшится в размере.

00:15:06.486 --> 00:15:07.986
И он настолько прочный,

00:15:07.986 --> 00:15:10.796
что он может поднять
это полимерное крыло,

00:15:10.796 --> 00:15:14.486
которое в тысячу раз тяжелее него,

00:15:14.486 --> 00:15:18.486
имитируя при этом 
махание крылом у биоробота.

00:15:23.615 --> 00:15:28.225
Посмотрите, чего я достиг
за эти несколько лет.

00:15:29.925 --> 00:15:33.925
Я верю в то, что вместе 
мы сможем осуществить нашу мечту

00:15:33.925 --> 00:15:39.705
о массовом производстве 
качественного графена.

00:15:39.705 --> 00:15:40.965
Спасибо.

00:15:41.185 --> 00:15:43.415
(Аплодисменты)