Константин Новосёлов: Нобелевская премия в мусорном ведре

Коллега в Манчестерской лаборатории очищал образцы графита, расщепляя их скотчем, и выбрасывал использованную ленту. Новосёлов подобрал выброшенную ленту, нашел на ней чешуйки и менее чем за час собрал работающее устройство. «Каким бы малым ни был эффект, — писал он позже, — было ясно, что мы наткнулись на что-то очень большое». Шесть лет спустя, в возрасте тридцати пяти лет, он стал самым молодым лауреатом премии по физике с 1973 года.

Нижний Тагил

Константин Сергеевич Новосёлов — Костя — родился 23 августа 1974 года в Нижнем Тагиле, промышленном городе на Урале, где заводы выпускали железнодорожные вагоны и танки. Его отец был инженером на одном из них; мать преподавала английский язык. В детстве он занимался экспериментами по электролизу и металлообработкой, а также участвовал в физических олимпиадах.

Физтех и Черноголовка

В 1991 году он поступил в Московский физико-технический институт (Физтех), выбрав факультет физической и квантовой электроники, и в 1997 году получил степень магистра. Его практическое обучение проходило в другом месте: в Институте проблем технологии микроэлектроники в Черноголовке, где он изучал туннельную спектроскопию у таких экспериментаторов, как Юра Дубровский (Yura Dubrovskii). Это важнее, чем кажется. То, что Новосёлов приобрел в те годы, была не теория, а пара рук — способность быстро проектировать, создавать и измерять устройство, и именно на этом навыке позже строится вся история.

Из Неймегена в Манчестер

В 1999 году он присоединился к лаборатории сильных магнитных полей Андрея Гейма (Andre Geim) в Неймегене. Его докторская диссертация, защищенная в Университете Радбауда в 2004 году, была посвящена разработке и применению мезоскопических микрозондов Холла, под руководством Яна Кеса Маана (Jan Kees Maan) и Гейма. Когда Гейм переехал в Манчестерский университет в 2001 году, Новосёлов без колебаний последовал за ним в лабораторию, которая была практически пуста и которую пришлось создавать с нуля. Попутно они также создали биомиметический клей, смоделированный по образцу лапки геккона — напоминание о том, что работа с графеном вышла из группы, которая серьезно относилась к казалось бы пустяковым проблемам.

Лента

Результат с графеном был, по собственному признанию Новосёлова, почти случайным. Команда работала над полевым транзистором из графита. Привычка Олега Шкляревского (Oleg Shkliarevskii) очищать графит с помощью скотча привела к появлению мусора, который в итоге стал экспериментом. Через несколько месяцев появилось первое графеновое устройство, каталогизированное как образец ZYH-K51, а в 2004 году вышла статья в журнале Science — «Эффект электрического поля в атомарно тонких углеродных пленках», которая заложила основы целого направления. То, что они выделили, был графен: одиночный, отдельно стоящий атомный слой углерода, в котором электроны ведут себя как безмассовые фермионы Дирака, двигаясь так, как будто они вообще не имеют массы. Новосёлов отдает должное теоретику Диме Хмельницкому (Dima Khmelnitsky) за то, что тот объяснил им, что на самом деле означает линейный спектр.

Премия и последующая работа

Нобелевская премия по физике 2010 года была присуждена Гейму и Новосёлову «за новаторские эксперименты по исследованию графена». В тридцать пять лет он стал самым молодым лауреатом по физике со времен Брайана Джозефсона (Brian Josephson) в 1973 году. Награды последовали одна за другой: рыцарь-командор ордена Нидерландского льва в 2010 году, член Королевского общества в 2011 году, рыцарское звание в новогоднем списке почестей 2012 года, медаль Леверхульма и звание почетного гражданина Манчестера в 2013 году, медаль Онзагера в 2014 году, избрание иностранным ассоциированным членом Национальной академии наук США в 2019 году и иностранным членом Китайской академии наук в 2023 году. В 2013 году он стал профессором Лэнгворти в Манчестере и первым директором Национального графенового института, а также помог запустить флагманский проект Европейской комиссии «Графен» с бюджетом в миллиард евро. Его продуктивность имеет промышленные масштабы — 475 рецензируемых статей к январю 2024 года и место в числе самых цитируемых исследователей мира. С тех пор его исследования вышли за рамки одиночного листа и перешли к ван-дер-ваальсовым гетероструктурам: стопкам различных двумерных материалов, собранных слой за слоем, что фактически является способом проектирования твердых тел по заказу. В 2019 году он перешел в Национальный университет Сингапура, став первым нобелевским лауреатом, сделавшим это, а в 2021 году совместно с Антонио Кастро Нето (Antonio Castro Neto) основал там Институт функциональных интеллектуальных материалов с финансированием в 200 миллионов долларов на десять лет. В 2026 году он стал президентом Университета конструкторов (Constructor University) в Бремене. В 2022 году подписал открытое письмо российских ученых с осуждением вторжения в Украину.

Тушь и графен

Он также серьезно занимается традиционной китайской живописью тушью и каллиграфией, обучаясь у художника Чжэн Шэнлуна (Zheng Shenglong); его работы выставляются по всему миру, а одна из картин находится в коллекции Си Цзиньпина (Xi Jinping). В 2015 году, на открытии Художественной галереи Уитворт, он сотрудничал с художницей Корнелией Паркер (Cornelia Parker): Новосёлов дыхнул на графеновый датчик газа, что спровоцировало запуск фейерверка, начиненного фрагментами метеорита. Графен в датчике был взят с оригинальных рисунков Блейка, Констебля, Пикассо, Тёрнера и Гёртина — фрагменты менее ста микрометров, так что сами работы остались невредимыми. В 2017 году он показал картины тушью с добавлением графена на ярмарке Viennacontemporary, а в 2025 году стал куратором выставки на Венецианской биеннале. Его объяснение того, зачем он это делает, на удивление ясно: «Художники и ученые мыслят нестандартно... Ученые выявляют общие элементы явлений для описания общих законов, а художники обычно изучают индивидуумов, а не толпу. Мы просто две стороны одной медали».

Почему Константина называют гением

Проявленное когнитивное качество — это не математическая мощь, а способность распознавать аномалии, сопряженная с исключительной экспериментальной скоростью. Любой человек в том здании мог подобрать использованную ленту. Отличие Новосёлова в том, что он увидел в выброшенном предмете эксперимент и что его подготовка в Черноголовке и Неймегене позволила ему превратить эту догадку в работающее устройство за час. Его собственная фраза — это весь аргумент: «Каким бы малым ни был эффект, было ясно, что мы наткнулись на что-то очень большое». Распознать, что крошечный сигнал — это большой факт, а не шум, — редчайшая вещь в экспериментальной физике, и последовавшее за этим развитие области является мерилом того, насколько он был прав.

Контраргумент заслуживает того, чтобы быть озвученным. Премия общая, Гейм был старшим коллегой и его научным руководителем; со стороны невозможно четко разделить заслуги профессора и постдока. Новосёлов сам приписывает большую часть интеллектуального содержания другим — Гейму, у которого, по его словам, он научился «духу науки» и «маниакальному вниманию к деталям», и Хмельницкому за объяснение того, что означали данные. А один ошеломляющий результат — это более узкое основание для слова «гений», чем совокупность теории всей жизни. Примечательно, что сам Новосёлов использует слово «гений» только по отношению к экспериментам и идеям, но никогда по отношению к людям. По его собственной логике, гением был эксперимент.

Наследие

Имеет российское и британское гражданство, женат на Ирине Барболиной (Irina Barbolina), у них две дочери. Материал, который он содрал с клочка мусора, сейчас стал мировой исследовательской индустрией, а метод — механическая эксфолиация с помощью клейкой ленты — достаточно прост, чтобы повторить его почти на любом столе. Это самая странная часть истории: один из самых значимых физических экспериментов века можно сделать по цене рулона скотча. Только один человек додумался посмотреть.