Всё в мире взаимосвязано, даже если мы этого на первый взгляд не замечаем

Наука и жизньНаука

Уловить общую картину мира

Записала Наталия Лескова

Академик М. В. Алфимов в течение своей жизни в науке занимался разными вроде бы вещами, но считает, что на самом деле они связаны между собой. Всё в мире взаимосвязано, даже если мы этого на первый взгляд не замечаем. Уловить эту связь — вероятно, и есть смысл нашего существования, так рассуждает Михаил Владимирович.

В последние годы М. В. Алфимов возглавляет Центр фотохимии РАН, который с 2016 года входит в состав ФНИЦ «Кристаллография и фотоника», — сначала в качестве директора, теперь — научного руководителя. Фундаментальные исследования Центра базируются на двух платформах — компьютерном предсказательном моделировании и эксперименте. Фундаментальные исследования направлены на конструирование и создание супрамолекулярных структур — сложных систем из двух или более молекул, обладающих совокупностью заданных свойств. На основе этих структур возможно создание материалов и устройств с принципиально новыми свойствами. В 2018 году коллектив, возглавляемый академиком Алфимовым, получил Государственную премию за разработку фотоактивных супрамолекулярных устройств и машин.

Академик Михаил Алфимов.

На стыке физики и химии

Я окончил Московский физико-технический институт, кафедру нобелевского лауреата Николая Николаевича Семёнова. Поэтому по своему первичному образованию я, конечно, физик. Но область науки, которой я занимаюсь, — фотоника молекул и супрамолекулярных систем — это и физика, и химия. Современное исследование не делится на простые научные дисциплины. Учёный, как правило, хочет понять всю совокупность процессов, протекающих в объекте исследования, а для этого необходимо применять разные методы, нужны специалисты с разными компетенциями. Ну и, конечно, часто требуется модификация объекта — его химического состава и строения. Поэтому среди моих сотрудников всегда были коллеги-физики, компетенции которых позволяли им изучать физические процессы — поглощение и излучение света, электронные и колебательные переходы в молекулах. Но с самого начала появились и химики, которые синтезировали и модифицировали нужные молекулы. Вообще-то учёных интересует не только то, как устроен объект и какие у него свойства, но и нельзя ли на основе полученного знания сделать что-либо полезное — и для себя, и для других. В связи с этим я вспоминаю слова Монтеня: «Наука — это великое украшение и чрезвычайно полезное орудие».

Если говорить упрощённо, супрамолекула — это «большая молекула», точнее — комплекс, состоящий из двух или более молекул. Этот комплекс образуется благодаря слабым взаимодействиям электромагнитной природы между молекулами и их частями. Основной вопрос, на который мы хотим найти ответ, — как химический состав и строение объекта связаны с эффективностью физических и химических превращений в нём.

В объектах, которые мы исследуем, имеются ансамбли молекул разного масштаба, и часто ансамбли меньшего масштаба встроены в структуры большего масштаба. Такое иерархическое строение напоминает русскую матрёшку. В живых организмах иерархические структуры широко распространены. Они встречаются в органах зрения и обоняния, сухожилиях, волосах и т. д. На макроуровне объекты исследования могут быть жидкими и твёрдыми, аморфными или кристаллическими. Но исходные «кирпичи» для строительства объектов — это органические молекулы.

Молекулы — особое состояние материи. Молекула образована атомами, связанными друг с другом сильными ковалентными связями. Именно поэтому, как правило, строение молекулы и её свойства слабо зависят от среды, в которую погружена молекула. Кстати, молекула — тоже пример многомасштабной иерархической структуры, составленной из атомов.

Свет и молекулы

Когда молекулы поглощают свет, они переходят в электронно-возбуждённое состояние. Время жизни возбуждённых молекул лежит в диапазоне от 1 секунды до 1 пикосекунды, то есть 10-12 секунды. «Поймать» молекулу в короткоживущем состоянии удаётся оптическими методами с высоким временны(м разрешением, вплоть до 50 фемтосекунд (1 фемтосекунда — 10-15 с).

Первыми объектами наших исследований, начатых ещё в 60-е годы прошлого века, стали растворы полиароматических молекул, интенсивно поглощающих свет. Такие молекулы относят к красителям. Причём растворы красителей могут быть как жидкими, так и твёрдыми. Твёрдые растворы получаются, например, в полимерах, которые при застывании переходят в стеклообразное состояние. Мы выяснили, что в ряде случаев поведение молекул красителя при возбуждении светом сильно зависит от растворителя!

Конечно, мы были не первыми, кто изучал фотохимию красителей в растворах, но оказалось, что ранее установленные закономерности выполняются только при условии использования узкого класса растворителей. Как только мы расширили класс растворителей, стали заметны значительные отклонения от общих закономерностей. Например, в некоторых растворителях для тех красителей, которые мы изучали, не соблюдался закон С. И. Вавилова о независимости квантового выхода излучения от частоты возбуждающего света.

В начале 1970-х мы завершили цикл исследований свойств фотоактивных органических молекул в растворах, установив основные закономерности многих наблюдаемых явлений, и построили теоретические модели, хорошо описавшие эксперимент. Однако методов исследования быстрой динамики возбуждённых молекул у нас не было. В то время приборы такого типа ещё только разрабатывались в разных лабораториях мира. Мы также приступили к созданию экспериментальной установки. Она была изготовлена, и с её помощью впервые в мире были выполнены пикосекундные исследования фотохромных красителей. Фотохромных — то есть таких, которые обратимо меняют свой цвет при поглощении света.

Тогда же мы создали экспериментальные образцы фотохромных материалов для защиты органов зрения человека от интенсивного светового излучения, подобрали структуру молекулы и полимера так, чтобы исключить потери энергии и обеспечить с эффективностью, близкой к 100%, «почернение» стекла. В результате оно оставалось непрозрачным в течение требуемого времени. Очки из таких материалов, по функции напоминающие очки-хамелеоны, которые всем сегодня знакомы, стали моей первой прикладной разработкой. Стендовые испытания показали, что они могут защитить зрение даже от светового излучения при ядерном взрыве.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Заповедные новости Заповедные новости

Свежие новости из особо охраняемых территорий России

Наука и жизнь
Место силы. Как устроены «Патрики» и сколько здесь стоит счастливая жизнь Место силы. Как устроены «Патрики» и сколько здесь стоит счастливая жизнь

Москва — один из самых неоднородных мегаполисов мира

Forbes
Что общего между рынком и цирком? Что общего между рынком и цирком?

Слова, кажущиеся совсем разными, иногда имеют общее происхождение

Наука и жизнь
Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома? Считаем киловатты: какие энергосберегающие лампочки лучше для дома?

Извечная борьба энергосберегающих ламп: люминесцентные VS светодиодные

CHIP
Война без конца Война без конца

Все войны начинаются и заканчиваются одинаково

Дилетант
Заграница не поможет: как взыскивают зарубежные активы собственников Заграница не поможет: как взыскивают зарубежные активы собственников

Излюбленные места российского капитала — Великобритания, Монако, Кипр, Испания

Forbes
Вы узнали, что подруге изменяет муж. Говорить ли ей об этом? Вы узнали, что подруге изменяет муж. Говорить ли ей об этом?

Рассказывать ли подруге об измене ее мужа или лучше промолчать

Psychologies
Ни слова о «Лошарике». Как федеральные телеканалы рассказали о гибели 14 моряков в Баренцевом море Ни слова о «Лошарике». Как федеральные телеканалы рассказали о гибели 14 моряков в Баренцевом море

Как федеральные телеканалы освещают пожар на подлодке в Баренцевом море

Forbes
«Давай, до свидания!» Что сейчас делают артисты, покинувшие лейблы «Давай, до свидания!» Что сейчас делают артисты, покинувшие лейблы

Как Егор Крид попрощался с Black Star, а Скриптонит покинул Gazgolder

Cosmopolitan
Что носит Малума — 25-летний колумбийский певец, выпустивший хит с Мадонной Что носит Малума — 25-летний колумбийский певец, выпустивший хит с Мадонной

Музыкант Малума — завсегдатай модных показов

Esquire
Изувеченная мужем Маргарита Грачева снялась в сексуальной фотосессии Изувеченная мужем Маргарита Грачева снялась в сексуальной фотосессии

Девушка, которой отрубили кисти рук, пытается принять свою новую внешность

Cosmopolitan
7 вопросов Алексею Паршину, адвокату Ангелины Хачатурян 7 вопросов Алексею Паршину, адвокату Ангелины Хачатурян

7 вопросов адвокату Алексею Паршину о деле сестер Хачатурян

Русский репортер
Обзор пылесоса Rowenta Air Force Flex 560: гнется во все стороны Обзор пылесоса Rowenta Air Force Flex 560: гнется во все стороны

Стоит ли покупать пылесос Rowenta Air Force Flex 560?

CHIP
Вам-то хорошо! Вам-то хорошо!

Зависть помогает объяснить любые неудачи и... прийти к оглушительному успеху

Добрые советы
Что делать, когда ситуация кажется безвыходной Что делать, когда ситуация кажется безвыходной

Каждый из нас сталкивался с ощущением, что он в тупике

Psychologies
«Детей пожгли, но это не в нашей компетенции»: в Хабаровском крае сгорел частный детский лагерь «Детей пожгли, но это не в нашей компетенции»: в Хабаровском крае сгорел частный детский лагерь

Четыре ребенка, по последним данным, стали жертвами пожара в палаточном лагере

Forbes
Вы уволены! Вы уволены!

Потеря работы сильно бьет не только по кошельку, но и по самооценке

Лиза
Сколько человек задержали в Москве на митинге 27 июля: главное Сколько человек задержали в Москве на митинге 27 июля: главное

На митинге в Москве задержали более 1000 человек

Esquire
19 качеств настоящего мужчины, от которых без ума все женщины 19 качеств настоящего мужчины, от которых без ума все женщины

Качества настоящего мужчины с точки зрения женщины

Playboy
«Я никогда не сдаюсь». Как девочке из портового города удалось обойти Серену Уильямс и выиграть Уимблдон «Я никогда не сдаюсь». Как девочке из портового города удалось обойти Серену Уильямс и выиграть Уимблдон

Завершился 133-й Уимблдонский турнир, победу одержала румынка Симона Халеп

Forbes
7 кулинарных ошибок, которые совершают практически все (профессионалы против) 7 кулинарных ошибок, которые совершают практически все (профессионалы против)

Эти кулинарные ошибки мы поначалу все совершаем

Playboy
Хлеба и розеток: 10 ресторанов Москвы и Петербурга, где удобно работать Хлеба и розеток: 10 ресторанов Москвы и Петербурга, где удобно работать

10 ресторанов, в которых можно совместить приятное с полезным

Forbes
Лучшие фото 2019 года, снятые на айфон Лучшие фото 2019 года, снятые на айфон

Завидуй — среди победителей есть и россиянка!

Maxim
Пластический хирург показала, как старели бы знаменитости, будь они простыми людьми Пластический хирург показала, как старели бы знаменитости, будь они простыми людьми

На фоне успехов современной косметологии выглядеть так они будут лет через 150!

Maxim
Обзор робота-пылесоса Xiaomi Roborock S6 Обзор робота-пылесоса Xiaomi Roborock S6

В китайских онлайн-магазинах уже появился новый робот-пылесос Xiaomi Roborock S6

CHIP
Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море

В Баренцевом море в результате пожара погибли 14 подводников

Forbes
Тейлор Свифт, Бейонсе и Черная вдова. Самые высокооплачиваемые женщины шоу-бизнеса-2019 Тейлор Свифт, Бейонсе и Черная вдова. Самые высокооплачиваемые женщины шоу-бизнеса-2019

Кто из женщин-звезд шоу бизнеса за минувшие 12 месяцев заработал больше всех

Forbes
Звезды призвали чиновников тушить лесные пожары в Сибири (видео) Звезды призвали чиновников тушить лесные пожары в Сибири (видео)

Людям в Сибири нечем дышать, они дышат гарью

Playboy
Первым инвестором стартапа Grabr оказался отец основателя, коллекционер Григорий Бальцер Первым инвестором стартапа Grabr оказался отец основателя, коллекционер Григорий Бальцер

Коллекционер Григорий Бальцер вложился в проект Grabr

Forbes
Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии

Как избежать проблем с волосами и какие факторы влияют на их здоровье

РБК
Открыть в приложении