Диктует моду. Когда графен изменит мир?

— Часть работ мы делаем в ИПТМ, но группа в Манчестере является безусловным лидером и по возможностям, и по качеству, и по объему работы. Особенно это касается качества образцов. Причем не только в нашем партнерстве, но и вообще в мире, если говорить о графеновой тематике. Во всяком случае, об этом свидетельствуют десятки высококлассных работ, которые были выпущены за последние пятнадцать лет. 

— Формально сейчас никаких совместных проектов нет. Вернее, они иногда появляются, но работа не заточена на гранты. У нас есть собственное финансирование, у них — свое (и гораздо большее). Так получилось, что все мы — выходцы из ИПТМ. В 90-е годы я с Андреем Геймом практически не общался, он довольно быстро уехал работать в Европу, а Костя Новоселов только пришел к нам в лабораторию, но вскоре перебрался к Андрею в Голландию. Когда Андрею дали позицию в Манчестере, он перетащил туда Костю и почему-то пригласил меня. Можно сказать, я попал в эту группу (лидером всегда был Андрей Гейм) с начала ее образования в 2002 году. В итоге последние 15 лет я более трети своего времени провожу в Манчестере в рамках научного сотрудничества, но я там человек временный, ни в каком штате не состою. 

— Они в основном посвящены изучению электронных транспортных свойств. Изначально мы занимались полупроводниками, и до сих пор эта тематика — одна из основных. У нас нет жесткой установки, что мы должны обязательно изучать свойства графена. Наряду с графеном наши сотрудники продолжают заниматься арсенидом галлия и микроструктурами на его основе. В обоих случаях мы занимаемся электронным транспортом, и задачи часто похожи, во всяком случае, методически. Хотя я практически полностью переключился на графен. 

— Да, все они касаются графена или других двумерных кристаллов. Сейчас спектр подобных двумерных материалов, которые появились после открытия графена, существенно расширился. Их можно получать аналогичным образом, расслоив объемный кристалл и отделив отдельные атомные плоскости. Возможно, той абсолютно экзотической физики, которая есть в графене, в этих материалах нет, но все равно имеется очень много интересных свойств. А кроме того, их можно комбинировать, “тасовать” атомные слои различных материалов, как колоду карт, и получать совершенно различные сочетания свойств:  оптических, проводящих и т.д. Кроме того, это позволило существенно улучшить свойства самого графена. Например, уже давно мы размещаем пленки графена на диэлектрической подложке из нитрида бора, которая, в свою очередь, была получена механическим расщеплением объемного кристалла и является атомарно-гладкой. В результате подвижность электронов в графене возрастает в десятки раз, и становится возможным изучать более тонкие физические эффекты. 

— Пока трудно сказать. Наша основная задача — исследовать физику материала и попытаться продемонстрировать прототипы структур, на основе которых в будущем можно строить новые приборы. Например, с самого начала было понятно, что графен будет перспективен для высокочастотных транзисторов. И для аналоговых транзисторов это было продемонстрировано. Однако у них есть существенный недостаток — планарные полевые транзисторы на графене невозможно полностью “запереть”. Поэтому они будут иметь высокое тепловыделение, а цифровые схемы на обычном полевом графеновом транзисторе работать не будут. Но мы продемонстрировали, что эту проблему можно решить, построив вертикальные транзисторы на основе графена и других двумерных материалов, использующие туннельный механизм проводимости. Причем механизм работы таких структур отличен от работы аналогов на традиционных полупроводниковых материалах. Вообще существенно, что графен обладает целой совокупностью привлекательных свойств: высокие прочность, проводимость, прозрачность, рекордная теплопроводность, химическая инертность и т.д. Потому и потенциал его применений действительно довольно широк. 

— Нет, получать его было непросто. То, что вы видите на скотче, — довольно толстые чешуйки. А графен получается очень маленьких размеров, и приходится использовать всю мощь традиционной технологии микроэлектроники. Более того, тот способ, который вначале был предложен и до сих пор применяется в лабораторной работе, был непригоден для промышленного тиражирования. Когда мы только начали работать с этим материалом, я, честно говоря, не знал, что говорить корреспондентам, которые спрашивали, как скоро они увидят изделия из графена у себя на столе? Я понимал, что это бред полный, потому что наш метод не пригоден для промышленного использования. Но за 10 лет произошли фантастические изменения, научились растить графен большой площади приемлемого качества, что позволяет промышленно выпускать какие-то изделия с его использованием. С другой стороны, уже подходит срок, когда эти изделия должны как-то реализоваться в жизни, а широкого использования пока не видно. И хотя я держал в руках телефон, сенсорный экран которого изготовлен с использованием графена, знаю про лампочку и про то, что пробуют делать какие-то другие интересные вещи, но пока не слышал, чтобы что-то было запущено в производство. Считается, что от момента открытия до того времени, когда оно начинает массово входить в жизнь, проходит лет 20. Этот срок, правда, еще не закончился, но сейчас темп жизни намного выше. То есть вообще-то уже пора.

— Видимо, технология еще не до конца разработана, и ее требуемое совершенство сильно зависит от характера приложений. При этом графен стал довольно модной темой, и его еще часто используют из маркетинговых соображений. Я слышал, например, про “теннисные ракетки из графена”, но не знаю, важно ли в этих изделиях использовать именно графен. Хотя не исключаю, что в них применялись композитные материалы с участием графеноподобных составляющих. 

— Нет, конечно. Исследователи продвинулись потрясающе далеко! Но есть еще тысяча факторов, которыми физики не владеют. Например, экономическая эффективность. Всегда есть альтернатива в виде других материалов. Поэтому возникают вопросы, а будет ли графен выгоднее или окажется тривиально дороже? Готовы ли вы, например, платить в два раза больше за улучшение свойств изделия на 20 процентов? Другими словами, я уверен в том, что какие-то из прикладных направлений, связанные с графеном, “выстрелят”, но не знаю, какие. Понимания физики для этого недостаточно.

— Они несопоставимы. При этом, к сожалению, очень трудно сказать, чего недостает. Меня всегда раздражает, когда жалуются только на нехватку денег. Ведь если я начну загибать пальцы, чего не хватает, то деньги окажутся далеко не единственной проблемой. Здесь возникает кумулятивный эффект, когда, в принципе, у нас почти все элементы работы присутствуют, но они везде получаются немного хуже, а суммарно — сильно хуже. 

— Это первая проблема и, возможно, ключевая: молодежь не мотивирована идти в науку, заниматься исследованиями. Мне как-то попалась статья в иностранном журнале на эту тему, проиллюстрированная красноречивым рисунком. Представьте человеческий поток — это люди пришли в аспирантуру на Западе, потом они защитились, поработали постдоками, и постепенно этот поток рассасывается. Собственно, на постоянных профессорских позициях остается несколько процентов от входящего количества. Остальные идут в коммерческие компании, стартапы, в какие-то лаборатории, необязательно научные, которые занимаются прикладными разработками и т.д. То есть в науке остаются самые сливки и те, кто готов в ней работать, а остальные подпитывают всю экономику, создают соответствующую среду. К сожалению, у нас такого потока нет. Поэтому я с опасением смотрю на нашу молодежь, и, думаю, они это интуитивно понимают. Вот они приходят делать диссертацию, им интересно, они готовы поработать три года, пожить в стесненных финансовых условиях, а дальше что? На Западе есть перспективы — постдок останется в этих нескольких процентах или будет востребован в огромном количестве компаний, где его квалификация будет нужна. А здесь возникают опасения: а не придется ли после этого начинать жизнь сначала? В этом главная проблема, и ее не так просто решить. Вообще, на мой взгляд, кроме получения новых знаний у науки одна из главных задач — создавать соответствующую человеческую среду. Но процесс этот взаимный. Необходимо, чтобы не только научное сообщество направляло в остальную экономику квалифицированных молодых людей, получивших опыт решения нестандартных задач, но этот поток должен быть востребован. К сожалению, сейчас это не поток, а небольшой ручеек. И это невозможно изменить быстро, одним росчерком пера. Но, надеюсь, мы эволюционируем в правильном направлении. 

— В принципе, есть, но все идет намного медленнее. Заметно хуже технологические возможности, другой темп работы. 

— Представьте себе, нет! Там народ почему-то и вечером работает, и в выходной. Кроме того, работа там происходит гораздо эффективнее. То, на что я потрачу в Манчестере неделю, в Черноголовке я не смогу сделать и за пару месяцев. Хотя, конечно, и футбол, и пиво тоже иногда имеют место. 

— Я не хочу уезжать, это чисто личное. Хотя такой режим — врагу не пожелаешь. Но что делать — там меня тянет домой, в Черноголовку, а здесь — на работу в Манчестер.