Fysiikan Nobel 2010 myönnettiin venäläisille Andre Geimille ja Konstantin Novoseloville grafeenilla tehdyistä läpimurtokokeista.

Fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin venäläissyntyisille Andre Geimille ja Konstantin Novoseloville grafeenilla tehdyistä läpimurtokokeista. Tiede-lehti veikkailikin Manchesterin yliopiston grafeenitutkijoille tiedemaailman himotuinta palkintoa numerossa 4/2009 jutussa Grafeenista vauhtia elektroniikkaan. Science rankkasi grafeenin elektroniikkasovellukset viime vuoden kymmenen tärkeimmän tieteellisen läpimurron joukkoon.

Grafeeni on aivan uudenlainen materiaali. Kyse on yhden atomin paksuisesta kerroksesta grafiittia - siis hiiltä. Teoreettiset fyysikot selittivät jo 1930-luvulla, ettei grafeenia voisi koskaan valmistaa, koska atomien lämpöliike hajottaisi hiilen rakenteet. Vuosikymmenten mittaan lukuisat havainnot vahvistivatkin tämän. Eri materiaaleista valmistetut kalvot hajosivat, kun niitä ohennettiin äärimmilleen. Siksi grafeenin löytyminen tuli täytenä yllätyksenä.

Loppujen lopuksi grafeenia olikin tavattoman helppo valmistaa. Näin se käy: ota lyijykynän "lyijyä" eli grafiittia. Paina teippi kiinni grafiittiin ja irrota varovasti. Teippiin jää ohuita grafiittilastuja. Paina sitten tämä teippi kiinni toiseen teipinpalaseen ja irrota palaset toisistaan. Nyt jälkimmäiseen teippiin on tarttunut lastujen päällimmäinen kerros. Toista tätä, kunnes pääset atominohuisiin kerroksiin.

Näin Geim ja Novoselov valmistivat aivan uutta, äärimmäisen ohutta ja vahvaa materiaalia, jonka sähkönjohtavuus on kuparin tasoa ja joka johtaa lämpöä paremmin kuin mikään muu aine. Grafeeni on lähes täydellisen läpinäkyvää, mutta silti edes helium ei pääse sen läpi.

Grafeenin avulla fyysikot voivat tutkia uudenlaisia kaksiulotteisia materiaaleja, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia. Sitä voidaan käyttää kvanttifysiikan ilmiöiden kokeilemiseen. Mutta grafeenilla on myös paljon käytännöllisiä sovelluksia uusien materiaalien kehityksessä ja innovatiivisen elektroniikan valmistuksessa. Grafeenitransistorien ennustetaan olevan paljon nopeampia kuin nykyisten piihin perustuvien transistorien. Sen ansiosta tulevaisuuden grafeenitietokoneet voivat olla paljon nykyisiä nopeampia.

Koska grafeeni on käytännössä läpinäkyvää ja hyvä johdin, sitä voi käyttää myös esimerkiksi kosketusnäytöissä  ja ehkä jopa aurinkopaneeleissa.

Grafeeni voi muuttaa muoveja sähköä johtaviksi samalla, kun se parantaa niiden kykyä sietää kuumuutta ja tekee niistä mekaanisesti vahvempia. Tätä ominaisuutta voi käyttää uusissa supervahvoissa materiaaleissa, jotka ovat myös ohuita, joustavia ja höyhenenkeveitä. Tulevaisuuden autot, lentokoneet ja satelliitit saatetaan valmistaa komposiittimateriaaleista, joissa on mukana grafeenia.

Palkitut venäläistutkijat ovat työskennelleet yhdessä pitkään. Britannian ja Venäjän kansalainen, 36-vuotias Konstantin Novoselov työskenteli 51-vuotiaan, Alankomaiden kansalaisuuden saaneen Andre Geimin alaisuudessa Hollannissa tehdessään väitöskirjaansa. Novoselov seurasi Geimiä Britanniaan, ja nyt molemmat ovat Manchesterin yliopiston professoreita.

Hulluja ideoita rakastava Geim sai hupinobel-palkinnon, Ig-Nobelin, jo vuonna 2000 yhdessä Michael Berryn kanssa magneettilevitoivaa sammakkoa koskevasta tutkimuksestaan. Geim on ensimmäinen Ig-Nobel-voittaja, jolle on myöhemmin myönnetty oikeakin Nobel-palkinto.