1
00:00:15,819 --> 00:00:21,319
Наноматериалы и наноструктуры
встречаются повсюду в природном мире.

2
00:00:21,319 --> 00:00:24,670
Взгляните на крыло стрекозы.

3
00:00:24,670 --> 00:00:28,335
Если мы увеличим его в 100 000 раз

4
00:00:28,335 --> 00:00:31,506
и посмотрим на прозрачную мембрану,

5
00:00:31,506 --> 00:00:34,052
мы увидим наноструктуру,

6
00:00:34,052 --> 00:00:37,668
которую невозможно разглядеть
невооружённым глазом.

7
00:00:37,668 --> 00:00:40,237
Графен прозрачен.

8
00:00:42,987 --> 00:00:46,089
Вот молекулярная модель графена.

9
00:00:46,089 --> 00:00:48,398
Чтобы разглядеть, её увеличили

10
00:00:48,398 --> 00:00:52,307
в 280 миллионов раз.

11
00:00:53,497 --> 00:00:58,608
Графен состоит из одного
единственного элемента — углерода.

12
00:00:59,869 --> 00:01:01,691
Он настолько прост.

13
00:01:01,691 --> 00:01:05,652
Однако графен имеет 
множество особых свойств:

14
00:01:06,492 --> 00:01:11,648
это самый тонкий материал, 
толщиной в один атом,

15
00:01:11,648 --> 00:01:14,970
и он обладает наибольшей прочностью 
среди всех известных материалов.

16
00:01:14,970 --> 00:01:18,182
Его двумерная углеродная связь

17
00:01:18,944 --> 00:01:23,057
твёрже тетраэдрической 
углеродной связи в алмазе.

18
00:01:24,527 --> 00:01:28,487
Он гибкий и растягиваемый.

19
00:01:29,187 --> 00:01:34,183
Его можно полностью согнуть
и растянуть на 20%.

20
00:01:34,993 --> 00:01:38,452
Теплопроводность у графена выше,

21
00:01:38,452 --> 00:01:41,452
чем у всех других материалов, 
включая медь.

22
00:01:41,452 --> 00:01:43,745
Он способен выдерживать 
наибольшую плотность тока

23
00:01:43,745 --> 00:01:46,745
при комнатной температуре.

24
00:01:46,745 --> 00:01:49,878
Его внутренняя подвижность

25
00:01:49,878 --> 00:01:53,163
в 100 раз выше, чем у кремния.

26
00:01:54,523 --> 00:01:58,068
Это самый непроницаемый материал:

27
00:01:58,068 --> 00:02:02,951
даже наименьшие атомы гелия 
не протискиваются через него.

28
00:02:04,501 --> 00:02:07,165
Графен изменит мир.

29
00:02:07,165 --> 00:02:11,777
Несомненно, через 10—20 лет 
общество станет совершенно другим

30
00:02:11,777 --> 00:02:14,451
и разумным.

31
00:02:14,451 --> 00:02:18,199
Давайте поразмышляем о будущем.

32
00:02:19,249 --> 00:02:22,985
Представьте себе время, когда 
все прозрачные стеклянные окна

33
00:02:22,985 --> 00:02:27,059
могли бы постоянно генерировать энергию 
под воздействием солнечных лучей

34
00:02:27,849 --> 00:02:30,912
и снабжать энергией все здания,

35
00:02:31,972 --> 00:02:36,367
весь электрический транспорт 
и электронные устройства

36
00:02:36,367 --> 00:02:40,632
заряжались бы в течение 10 минут
и несколько дней не нуждались бы в зарядке,

37
00:02:41,582 --> 00:02:47,259
морская вода опреснялась бы 
при помощи карманного устройства,

38
00:02:47,259 --> 00:02:51,307
превращающего её в питьевую,

39
00:02:51,307 --> 00:02:57,642
умные приборы стали бы 
частью нашей одежды

40
00:02:57,642 --> 00:03:01,466
и даже иногда вживлены в кожу,

41
00:03:02,786 --> 00:03:06,584
легковесные композитные материалы

42
00:03:06,584 --> 00:03:08,062
стали бы прочнее, чем когда-либо,

43
00:03:08,062 --> 00:03:12,175
и стали бы основным материалом
для построения судов,

44
00:03:12,175 --> 00:03:16,498
транспортных средств и самолётов,

45
00:03:17,288 --> 00:03:21,733
микросхемы производили бы расчёты

46
00:03:21,733 --> 00:03:24,268
в 1 000 раз быстрее

47
00:03:24,268 --> 00:03:27,694
с плазмонами вместо электронов!

48
00:03:27,694 --> 00:03:33,208
Когда-нибудь, ещё при нашей жизни, 
благодаря этому новому наноматериалу

49
00:03:34,022 --> 00:03:37,186
всё это воплотится в жизнь

50
00:03:37,186 --> 00:03:40,765
и коренным образом изменит наше общество.

51
00:03:41,655 --> 00:03:44,979
Производство графена — 
серьёзная проблема.

52
00:03:46,239 --> 00:03:49,949
Хотя графен существует в графите,

53
00:03:49,949 --> 00:03:53,381
многие учёные полагали, 
что будет невозможно

54
00:03:53,381 --> 00:03:56,010
выделить устойчивый графен из графита.

55
00:03:56,010 --> 00:04:00,340
В 1930 году Ландау и Пайерлс предсказали,

56
00:04:00,340 --> 00:04:04,782
что двумерные кристаллы 
не могут существовать

57
00:04:04,782 --> 00:04:07,169
из-за термодинамической неустойчивости.

58
00:04:07,169 --> 00:04:12,117
30 лет спустя Мермин представил 
аналитические результаты 



59
00:04:12,117 --> 00:04:16,037
для полного обоснования своей гипотезы.

60
00:04:16,037 --> 00:04:19,176
В 2004 году двое учёных,

61
00:04:19,176 --> 00:04:21,715
Андрей Гейм и Костя Новосёлов,

62
00:04:21,715 --> 00:04:25,454
использовали 
для производства графена скотч.

63
00:04:25,454 --> 00:04:30,471
Приклеивая скотч на пластинки графита

64
00:04:30,471 --> 00:04:33,466
и снимая слой за слоем,

65
00:04:35,326 --> 00:04:38,684
они получили очень тонкий графит.

66
00:04:38,684 --> 00:04:43,066
Хотя большая часть поверхности 
и состояла из тонких пластинок графита,

67
00:04:43,066 --> 00:04:45,268
в конце концов было выделено

68
00:04:45,268 --> 00:04:48,862
всего несколько кусочков 
однослойного графена.

69
00:04:48,862 --> 00:04:51,524
С тех пор тысячи учёных

70
00:04:51,524 --> 00:04:54,526
начали проводить исследования

71
00:04:54,526 --> 00:04:56,974
однослойного графена,

72
00:04:56,974 --> 00:04:59,791
используя скотч.

73
00:04:59,791 --> 00:05:04,082
Даже Нобелевская премия по физике
в 2010 году

74
00:05:04,082 --> 00:05:06,398
была присуждена этим учёным

75
00:05:06,398 --> 00:05:11,155
за новаторское использование скотча.
(Смех)

76
00:05:11,155 --> 00:05:13,993
Очевидно, что этот способ непрактичен

77
00:05:13,993 --> 00:05:18,103
для массового производства графена 
и полезных изделий.

78
00:05:18,103 --> 00:05:21,749
В настоящее время множество 
маленьких пластинок многослойного графена,

79
00:05:21,749 --> 00:05:25,160
тонких графитовых пластинок,

80
00:05:25,160 --> 00:05:29,761
может быть получено с помощью
химического расслаивания.

81
00:05:29,761 --> 00:05:33,577
Добавляя его при изготовлении 
теннисных ракеток или велосипедных шин,

82
00:05:33,577 --> 00:05:38,029
можно повышать их прочность 
и уменьшать массу композитного материала.

83
00:05:38,029 --> 00:05:41,506
Однако получаемый материал 
имеет чёрный цвет,

84
00:05:41,506 --> 00:05:46,444
что несовместимо с прозрачностью графена.

85
00:05:46,444 --> 00:05:51,286
Чёрный цвет означает, 
что пластинки слишком толстые.

86
00:05:52,266 --> 00:05:54,976
Кроме того, эти пластины слишком малы

87
00:05:54,976 --> 00:05:59,246
для такого их использования, 
о котором я говорил.

88
00:06:00,398 --> 00:06:04,601
Как экспериментатору, 
работающему с графеном,

89
00:06:04,601 --> 00:06:07,602
мне для моих экспериментов нужно было

90
00:06:07,602 --> 00:06:10,503
много однослойного графена 
с большой поверхностью.

91
00:06:10,503 --> 00:06:13,456
Однако в тот момент в Нидерландах

92
00:06:13,456 --> 00:06:16,120
я не нашёл ни одной 
исследовательской группы,

93
00:06:16,120 --> 00:06:19,144
способной снабдить меня 
высококачественным графеном.

94
00:06:19,144 --> 00:06:24,209
Я ежедневно ездил в Лейденский
и Делфтский университеты,

95
00:06:24,209 --> 00:06:29,414
пытаясь понять, как мне создать
крупные образцы графена.

96
00:06:30,554 --> 00:06:33,294
На имеющихся установках
мне не удавалось выделить

97
00:06:33,294 --> 00:06:36,995
качественный графен:

98
00:06:36,995 --> 00:06:41,550
либо из-за плохого управления 
потоками газа,

99
00:06:41,550 --> 00:06:45,770
либо из-за того, что площадь нагрева 
была слишком мала

100
00:06:45,770 --> 00:06:48,507
для создания крупных образцов графенов.

101
00:06:49,207 --> 00:06:51,887
К тому же мощность нагревателя 
была недостаточной

102
00:06:51,887 --> 00:06:54,838
для достижения 1 000°C.

103
00:06:56,018 --> 00:07:00,108
Каждый день я просыпался в 6 утра

104
00:07:00,108 --> 00:07:02,489
и возвращался домой в полночь.

105
00:07:02,489 --> 00:07:06,059
Я перепробовал все мыслимые возможности.

106
00:07:06,629 --> 00:07:12,435
Однако меня ожидало разочарование,
и передо мной вставали всё те же проблемы.

107
00:07:12,435 --> 00:07:15,204
Я думал: «Я не закончу свою диссертацию,

108
00:07:15,204 --> 00:07:17,584
если буду работать таким образом».

109
00:07:18,624 --> 00:07:22,589
Через четыре месяца я решил 
больше не тратить времени понапрасну

110
00:07:22,589 --> 00:07:24,579
и сделать печь самому.

111
00:07:24,579 --> 00:07:27,526
Благодаря своему руководителю
и факультету

112
00:07:27,526 --> 00:07:31,143
я получил дополнительные средства
на оборудование.

113
00:07:31,143 --> 00:07:35,536
В то же время я получил Молодёжную 
премию за замечательные идеи

114
00:07:35,536 --> 00:07:38,053
в размере 10 000 евро,

115
00:07:38,053 --> 00:07:42,975
благодаря которой я смог купить материал.

116
00:07:46,625 --> 00:07:52,669
Я до сих пор помню вторник, 
17 апреля 2012 года.

117
00:07:53,490 --> 00:07:56,507
После года напряжённой работы

118
00:07:56,507 --> 00:08:00,066
я начал тестирование 
собственного устройства.

119
00:08:00,066 --> 00:08:03,546
Вакуумный насос,
который я достал в лаборатории,

120
00:08:03,546 --> 00:08:06,948
был более чем восьмилетней давности

121
00:08:06,948 --> 00:08:09,948
и проработал к тому моменту 
более 29 000 часов.

122
00:08:09,948 --> 00:08:13,747
К тому же и насос работал только

123
00:08:13,747 --> 00:08:17,815
при температурах до 40°C.

124
00:08:19,435 --> 00:08:23,572
Тогда я купил маленький 
вентилятор за 30 евро,

125
00:08:23,572 --> 00:08:27,183
который прекрасно охлаждал насос.

126
00:08:28,483 --> 00:08:32,964
Это и была созданная мною печь.

127
00:08:34,834 --> 00:08:39,614
Я объясню преимущества этого 
самодельного устройства:

128
00:08:39,614 --> 00:08:42,212
эта печь может нагревать
однодюймовую кварцевую трубу

129
00:08:42,212 --> 00:08:45,280
до более чем 1 000°C

130
00:08:45,280 --> 00:08:50,340
с колебаниями температуры 
менее чем на один градус.

131
00:08:51,310 --> 00:08:56,430
Существует прозрачное пуленепробиваемое
защитное покрытие Lexan,

132
00:08:56,430 --> 00:09:00,793
защищающее от любого взрыва газа

133
00:09:00,793 --> 00:09:03,900
и обеспечивающее безопасность
исследователя.

134
00:09:03,900 --> 00:09:08,924
Есть небольшой маховик, 
дистанционно управляющий

135
00:09:09,974 --> 00:09:11,173
перемещением печи налево

136
00:09:12,373 --> 00:09:13,506
и направо

137
00:09:14,536 --> 00:09:17,784
с помощью цепной передачи,

138
00:09:17,784 --> 00:09:21,323
подобно велосипеду.

139
00:09:21,323 --> 00:09:26,550
С помощью такой установки 
я мог подогревать и охлаждать образец

140
00:09:26,550 --> 00:09:30,816
в 10 раз быстрее любого
коммерческого оборудования.

141
00:09:30,816 --> 00:09:37,246
Стоит это приспособление 
менее 20 000 евро,

142
00:09:37,246 --> 00:09:42,159
и оно более чем в 7 раз дешевле 
любого другого доступного оборудования.

143
00:09:43,409 --> 00:09:47,288
Все компоненты могут быть оптимизированы
и хорошо контролируемы.


144
00:09:47,288 --> 00:09:50,961
Оно обеспечивает более 
высокую производительность.

145
00:09:50,961 --> 00:09:54,536
Мне очень нравилось проводить эксперимент 
с моим собственным устройством.

146
00:09:55,556 --> 00:09:58,513
Вот полученный мной графен.

147
00:09:58,513 --> 00:10:02,453
Кристаллы графена растут
как кристаллы снега.

148
00:10:02,453 --> 00:10:05,766
Метан, на долю которого приходится 
около 80% природного газа,

149
00:10:05,766 --> 00:10:09,805
используемого для приготовления пищи,

150
00:10:10,835 --> 00:10:13,689
разлагается на атомы углерода

151
00:10:17,449 --> 00:10:19,959
на медной подложке

152
00:10:23,529 --> 00:10:28,347
при температуре 1 000°C 
в атмосфере инертного газа.

153
00:10:33,243 --> 00:10:36,385
Соединяясь друг с другом, атомы углерода

154
00:10:36,385 --> 00:10:40,287
образуют графитовые кольца
с сотовыми конструкциями,

155
00:10:40,287 --> 00:10:42,109
такими как в графите.

156
00:10:43,019 --> 00:10:47,081
Я использую изотоп углерода 
для определения роста.

157
00:10:48,091 --> 00:10:53,027
Можете представить, что размер
отдельно взятого графенового кристалла

158
00:10:53,027 --> 00:10:56,473
достигал нескольких миллиметров,

159
00:10:56,473 --> 00:11:02,921
что больше размера атома углерода 
более чем в миллион раз?

160
00:11:06,911 --> 00:11:09,964
Можете ли вы поверить в то,

161
00:11:09,964 --> 00:11:12,964
что этот образец был получен 
шесть месяцев назад

162
00:11:12,964 --> 00:11:18,983
и однослойный графен всё ещё способен
защищать медь от любого окисления?

163
00:11:20,433 --> 00:11:23,778
Увеличиваясь в размере, кристаллы графена

164
00:11:24,748 --> 00:11:27,596
соединяются с соседними 
графеновыми кристаллами,

165
00:11:27,596 --> 00:11:30,191
образуя сплошную плёнку.

166
00:11:31,091 --> 00:11:33,574
Рост графена остановится,

167
00:11:33,574 --> 00:11:35,871
когда не останется неизолированной меди.

168
00:11:37,281 --> 00:11:42,385
В итоге получится однослойная
высококачественная графеновая плёнка.

169
00:11:43,369 --> 00:11:46,414
Мы с коллегой первыми доказали,

170
00:11:46,414 --> 00:11:49,613
что синтетический графен 
не уступает по качеству графену,

171
00:11:49,613 --> 00:11:53,418
полученному методом скотча,

172
00:11:53,418 --> 00:11:56,767
однако его размер существенно больше.

173
00:11:58,387 --> 00:12:02,910
Для массового производства графена
по очень низкой цене

174
00:12:02,910 --> 00:12:08,045
была построена более мощная 
и более хорошая печь.

175
00:12:09,145 --> 00:12:11,474
Эта печь имеет кварцевую трубку 
большего размера,

176
00:12:11,474 --> 00:12:15,929
и в ней поддерживается 
постоянная температура.

177
00:12:15,929 --> 00:12:18,598
Как только рост графена прекращается,

178
00:12:18,598 --> 00:12:24,425
я полностью отсоединяю печь от трубки

179
00:12:24,425 --> 00:12:26,722
и вынимаю образец графена.

180
00:12:26,722 --> 00:12:30,814
Немедленно я приступаю ко второму циклу 
выращивания графена.

181
00:12:31,784 --> 00:12:34,482
Эффективность роста 
высококачественного графена

182
00:12:34,482 --> 00:12:37,179
может быть повышена 
в десять-двадцать раз,

183
00:12:37,179 --> 00:12:41,457
и тогда существенно понизится
потребление энергии.

184
00:12:41,457 --> 00:12:44,133
Изготовление сотни больших печей
позволит наладить

185
00:12:44,133 --> 00:12:47,895
массовое производство графена 
в ближайшее время.

186
00:12:51,585 --> 00:12:56,389
Через слой графена 
на прозрачной подложке

187
00:12:58,389 --> 00:13:01,098
я могу видеть вас всех.

188
00:13:04,688 --> 00:13:07,319
Но он обладает особыми свойствами:

189
00:13:19,644 --> 00:13:21,520
он способен проводить ток

190
00:13:25,260 --> 00:13:26,831
и обладает гибкостью.

191
00:13:29,661 --> 00:13:31,261
(Аплодисменты)

192
00:13:40,651 --> 00:13:43,916
Теперь вы можете представить себе

193
00:13:43,916 --> 00:13:48,066
всевозможные будущие 
области применения графена.

194
00:13:51,312 --> 00:13:54,258
В настоящее время 
этот небольшой кусок графена

195
00:13:54,258 --> 00:13:56,984
стоит около 1 000 евро.

196
00:13:57,934 --> 00:14:02,792
Я думаю, что его цена понизится до 1 евро

197
00:14:02,792 --> 00:14:05,044
в течение нескольких лет,

198
00:14:05,044 --> 00:14:08,624
так как натуральный газ
и медная фольга,

199
00:14:09,344 --> 00:14:10,523
которые используются

200
00:14:11,773 --> 00:14:14,942
для производства графена,

201
00:14:16,238 --> 00:14:17,884
широко доступны.

202
00:14:18,914 --> 00:14:22,752
В ближайшее время все мы будем 
иметь доступ к графену

203
00:14:23,565 --> 00:14:25,585
и осуществим эту мечту.

204
00:14:25,597 --> 00:14:29,586
Помните, я сказал вам, 
что мы будем жить в лучшем мире.

205
00:14:30,908 --> 00:14:33,928
Сейчас я не могу показать вам
прозрачные стеклянные окна,

206
00:14:33,928 --> 00:14:36,585
генерирующие электричество,

207
00:14:36,585 --> 00:14:40,556
и электронику в моей одежде.

208
00:14:41,776 --> 00:14:45,700
Но я могу показать вам нечто такое, 
чего вы ещё никогда не видели.

209
00:14:47,589 --> 00:14:53,297
На этом прозрачном полимерном крыле есть 
прозрачный графен,

210
00:14:54,225 --> 00:14:57,775
структурированный в проводную конструкцию.

211
00:14:58,486 --> 00:15:00,476
Графен настолько необычен,

212
00:15:00,476 --> 00:15:04,146
что если мы направим на него 
очень малое количество энергии,

213
00:15:04,146 --> 00:15:06,486
он уменьшится в размере.

214
00:15:06,486 --> 00:15:07,986
И он настолько прочный,

215
00:15:07,986 --> 00:15:10,796
что он может поднять
это полимерное крыло,

216
00:15:10,796 --> 00:15:14,486
которое в тысячу раз тяжелее него,

217
00:15:14,486 --> 00:15:18,486
имитируя при этом 
махание крылом у биоробота.

218
00:15:23,615 --> 00:15:28,225
Посмотрите, чего я достиг
за эти несколько лет.

219
00:15:29,925 --> 00:15:33,925
Я верю в то, что вместе 
мы сможем осуществить нашу мечту

220
00:15:33,925 --> 00:15:39,705
о массовом производстве 
качественного графена.

221
00:15:39,705 --> 00:15:40,965
Спасибо.

222
00:15:41,185 --> 00:15:43,415
(Аплодисменты)