Konstantin Novoselov : Le prix Nobel dans la poubelle

Un collègue du laboratoire de Manchester nettoyait des échantillons de graphite en les clivant avec du ruban adhésif et jetait le ruban utilisé. Novoselov a récupéré le ruban jeté, a trouvé des flocons qui y adhéraient encore et a disposé d'un appareil fonctionnel en moins d'une heure. « Aussi petit que soit l'effet », a-t-il écrit plus tard, « il était clair que nous étions tombés sur quelque chose de très grand ». Six ans plus tard, à trente-cinq ans, il était le plus jeune lauréat en physique depuis 1973.

Nijni Taguil

Konstantin Sergueïevitch Novoselov — Kostia — est né le 23 août 1974 à Nijni Taguil, une ville industrielle lourde de l'Oural dont les usines produisaient des wagons de chemin de fer et des chars. Son père était ingénieur dans l'une d'elles ; sa mère enseignait l'anglais. Il a grandi en faisant des expériences d'électrolyse et de métallurgie, et a participé à des olympiades de physique.

Phystech et Tchernogolovka

En 1991, il est entré à l'Institut de physique et de technologie de Moscou — Phystech —, choisissant la faculté d'électronique physique et quantique, et a obtenu sa maîtrise en 1997. Sa formation pratique a eu lieu ailleurs : à l'Institut de technologie de microélectronique de Tchernogolovka, où il a appris la spectroscopie à effet tunnel auprès d'expérimentateurs dont Yura Dubrovskii. Cela compte plus qu'il n'y paraît. Ce que Novoselov a acquis durant ces années n'était pas une théorie mais une dextérité — la capacité de concevoir, fabriquer et mesurer un appareil rapidement, ce qui est la compétence sur laquelle repose toute l'histoire par la suite.

De Nimègue à Manchester

En 1999, il a rejoint le laboratoire des champs magnétiques élevés d'Andre Geim à Nimègue. Son doctorat, décerné par l'université Radboud en 2004, portait sur le développement et les applications de microsondes à effet Hall mésoscopiques, sous la direction de Jan Kees Maan et Geim. Lorsque Geim a rejoint l'université de Manchester en 2001, Novoselov l'a suivi sans hésiter, dans un laboratoire qui était essentiellement vide et qui devait être monté à partir de rien. Le duo a également produit, en cours de route, un adhésif biomimétique inspiré du pied du gecko — un rappel que les travaux sur le graphène provenaient d'un groupe qui traitait sérieusement des problèmes apparemment frivoles.

Le ruban

Le résultat sur le graphène était, selon le propre récit de Novoselov, presque accidentel. L'équipe recherchait un transistor à effet de champ métallique construit à partir de graphite. L'habitude d'Oleg Shkliarevskii de nettoyer le graphite en le clivant avec du ruban adhésif a produit un déchet qui s'est avéré être l'expérience. En quelques mois, il y eut un premier dispositif au graphène, catalogué comme échantillon ZYH-K51, et en 2004 est paru l'article dans Science — « Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films » — qui a fondé un domaine. Ce qu'ils avaient isolé était du graphène : une couche atomique de carbone unique, libre, dans laquelle les électrons se comportent comme des fermions de Dirac sans masse, se déplaçant comme s'ils n'avaient aucune masse du tout. Novoselov attribue au théoricien Dima Khmelnitsky le mérite de leur avoir expliqué ce que signifiait réellement le spectre linéaire.

Le prix, et après

Le prix Nobel de physique 2010 a été décerné à Geim et Novoselov « pour leurs expériences révolutionnaires concernant le matériau graphène ». À trente-cinq ans, il était le plus jeune lauréat en physique depuis Brian Josephson en 1973. Les honneurs sont arrivés en séquence : Chevalier commandeur de l'ordre du Lion néerlandais en 2010, membre de la Royal Society en 2011, anobli lors des honneurs du Nouvel An 2012, médaille Leverhulme et citoyen d'honneur de la ville de Manchester en 2013, médaille Onsager en 2014, élu associé étranger de l'Académie nationale des sciences des États-Unis en 2019 et membre étranger de l'Académie chinoise des sciences en 2023. Il est devenu professeur Langworthy à Manchester en 2013 et premier directeur du National Graphene Institute, et a aidé à diriger le Graphene Flagship de la Commission européenne doté d'un milliard d'euros. Sa production est d'échelle industrielle — 475 articles évalués par des pairs en janvier 2024, et une place durable parmi les chercheurs les plus cités au monde. Ses recherches depuis lors ont dépassé la simple feuille pour se tourner vers les hétérostructures de van der Waals : des empilements de différents matériaux bidimensionnels assemblés couche par couche, en fait un moyen de concevoir des solides à la demande. En 2019, il a rejoint l'Université nationale de Singapour, le premier lauréat du prix Nobel à le faire, et en 2021, il a cofondé l'Institute for Functional Intelligent Materials avec Antonio Castro Neto, grâce à un financement de 200 millions de dollars sur dix ans. En 2026, il est devenu président de la Constructor University à Brême. En 2022, il a signé la lettre ouverte des scientifiques russes condamnant l'invasion de l'Ukraine.

Encre et graphène

Il est également un pratiquant sérieux de la peinture et de la calligraphie chinoises traditionnelles à l'encre, formé par l'artiste Zheng Shenglong, exposé internationalement ; l'une de ses peintures se trouve dans la collection de Xi Jinping. En 2015, lors de la réouverture de la Whitworth Art Gallery, il a collaboré avec l'artiste Cornelia Parker : Novoselov a soufflé sur un capteur de gaz au graphène, déclenchant un feu d'artifice chargé de fragments de météorites. Le graphène du capteur provenait de dessins originaux de Blake, Constable, Picasso, Turner et Girtin — des flocons de moins de cent micromètres, de sorte que les œuvres elles-mêmes n'étaient pas endommagées. Il a présenté des peintures à l'encre infusée de graphène à Viennacontemporary en 2017 et a été commissaire d'une exposition à la Biennale de Venise 2025. Son compte rendu des raisons est inhabituellement lucide : « Les artistes et les scientifiques pensent tous deux hors des sentiers battus… Les scientifiques identifient ensuite des éléments communs à travers les phénomènes pour décrire des lois générales, tandis que les artistes étudient généralement les individus plutôt que les foules. Nous ne sommes que deux faces d'une même médaille. »

Pourquoi Konstantin est qualifié de génie

La qualité cognitive à l'œuvre n'est pas la puissance mathématique, mais la reconnaissance des anomalies, associée à une vitesse expérimentale exceptionnelle. N'importe qui dans ce bâtiment aurait pu ramasser le ruban utilisé. Ce qui distingue Novoselov, c'est qu'il a vu un objet jeté comme une expérience, et que sa formation à Tchernogolovka et Nimègue lui a permis de convertir cette intuition en un dispositif fonctionnel en une heure. Sa propre phrase constitue tout l'argument : « aussi petit que soit l'effet, il était clair que nous étions tombés sur quelque chose de très grand ». Reconnaître qu'un signal minuscule est un fait majeur plutôt que du bruit est la chose la plus rare en physique expérimentale, et le domaine qui a suivi est la mesure de la justesse de son intuition.

Le contre-argument mérite d'être exprimé. Le prix est partagé, et Geim était la figure senior et avait été son directeur de thèse ; de l'extérieur, le crédit ne peut être clairement réparti entre le professeur et le postdoctorant. Novoselov lui-même attribue une grande partie du contenu intellectuel ailleurs — à Geim, dont il dit avoir appris l'« esprit de la science » et une « attention maniaque aux détails », et à Khmelnitsky pour avoir expliqué ce que signifiaient les données. Et un seul résultat écrasant est une base plus étroite pour le mot que tout le corps théorique d'une vie. Notamment, Novoselov n'utilise « génie » que pour des expériences et des idées, jamais pour des personnes. Selon son propre usage, le génie était l'expérience.

Héritage

Il possède la double nationalité russe et britannique, est marié à Irina Barbolina et a deux filles. Le matériau qu'il a extrait d'un déchet est devenu une industrie de recherche mondiale, et la méthode — l'exfoliation mécanique avec du ruban adhésif — est assez simple pour être répétée sur presque n'importe quel établi. C'est la partie la plus étrange de l'histoire : l'une des expériences physiques les plus importantes du siècle peut être réalisée pour le prix d'un rouleau de ruban adhésif. Seule une personne a pensé à regarder.