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

Мужчины хотят секса, а женщины любви Мужчины хотят секса, а женщины любви

Любовь и секс противопоставлялись друг другу и считались опасными преградами

Psychologies
Главный редактор Storytel Анастасия Завозова — о недооцененной скандинавской литературе, Главный редактор Storytel Анастасия Завозова — о недооцененной скандинавской литературе,

Анастасия Завозова рассказывает о терапевтическом эффекте книг Агаты Кристи

Esquire
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Что смотреть в театрe в июле Что смотреть в театрe в июле

Главные спектакли, перформансы и чтения июля

Vogue
Какие часы носить в августе? Какие часы носить в августе?

История часового дела началась, разумеется, с механизмов

GQ
«Все под колпаком»: журналисты описали схему «крышевания» банкиров сотрудниками ФСБ «Все под колпаком»: журналисты описали схему «крышевания» банкиров сотрудниками ФСБ

Силовики из ФСБ получали до 0,2% от средств, обналичиваемых «крышуемыми» банками

Forbes
Чем нам запомнится этот Кубок Америки? Чем нам запомнится этот Кубок Америки?

Скандал с Месси, много отмененных мячей и долгожданная победа бразильцев

GQ
Красная помада и босоножки: что этикет запрещает женам президентов Красная помада и босоножки: что этикет запрещает женам президентов

Выясняем, от каких привычек вынуждены отказаться жены президентов

РБК
Почему Борис Джонсон — не британский Дональд Трамп Почему Борис Джонсон — не британский Дональд Трамп

Между Трампом и Джонсоном не так много общего

Esquire
Что делать, когда ситуация кажется безвыходной Что делать, когда ситуация кажется безвыходной

Каждый из нас сталкивался с ощущением, что он в тупике

Psychologies
Тест программ для резервного копирования: выбираем сейф для Windows и файлов Тест программ для резервного копирования: выбираем сейф для Windows и файлов

Почему обязательно нужно использовать резервное копирование системы и данных

CHIP
Директор по стратегии World Class — о фитнесе и большом спорте Директор по стратегии World Class — о фитнесе и большом спорте

Как выбрать для себя правильное направление и добиться в нем высоких результатов

РБК
В Санкт-Петербурге прошел международный музыкальный фестиваль «Белые ночи Санкт-Петербурга» В Санкт-Петербурге прошел международный музыкальный фестиваль «Белые ночи Санкт-Петербурга»

Фестиваль собрал на сцене Ледового дворца мировых и российских звезд

Esquire
Сергей Щукин. Коллекционер Сергей Щукин. Коллекционер

История жизни коллекционера искусства Сергея Щукина

Караван историй
#инструктаж: как избавиться от сосудистой сетки на лице и теле #инструктаж: как избавиться от сосудистой сетки на лице и теле

Что такое купероз, чем может быть опасна сосудистая сетка и как ее победить

РБК
Фейсаппом об тейбл. Чем опасно новое модное приложение Фейсаппом об тейбл. Чем опасно новое модное приложение

Какую информацию о вас получают разработчики приложений и куда ее передают

СНОБ
6 сериалов и фильмов, которые нужно смотреть в июле 6 сериалов и фильмов, которые нужно смотреть в июле

Интересные релизы сериалов и фильмов

Esquire
Квентин Тарантино: «Я намерен уйти, сняв десять фильмов» Квентин Тарантино: «Я намерен уйти, сняв десять фильмов»

Квентин Тарантино снял фильм про оставшийся в прошлом Голливуд конца 60-х

РБК
Что происходит с мозгом, когда ты влюблен? 6 любопытных эффектов Что происходит с мозгом, когда ты влюблен? 6 любопытных эффектов

Что все же с нами делает любовь?

Playboy
«Учусь разделять личное и рабочее» «Учусь разделять личное и рабочее»

Евгений Ткачук о новом фильме, собственном конном театре и семейной жизни

Добрые советы
Лучшие кроссовки будущей недели (с 22 по 28 июля) Лучшие кроссовки будущей недели (с 22 по 28 июля)

Переосмысленные теннисные кроссовки от Йоджи Ямамото

Esquire
Как не стоит носить головные уборы Как не стоит носить головные уборы

Учимся на ошибках героев стритстайла

GQ
«Коммерсантъ» назвал владельцев 140 млн рублей, в похищении которых заподозрили сотрудников ФСБ «Коммерсантъ» назвал владельцев 140 млн рублей, в похищении которых заподозрили сотрудников ФСБ

Похищенные сотрудниками ФСБ деньги принадлежали бизнесменам из КНР

Forbes
Почему мне сложно сделать выбор? Почему мне сложно сделать выбор?

Я выросла, но быстро принимать решения так и не научилась

Лиза
Виктория Тарасова: «Женская зависть страшнее атомной войны» Виктория Тарасова: «Женская зависть страшнее атомной войны»

Звезда «Глухаря» о предательстве, помощи детям и отношениях с невесткой

StarHit
Что о тебе говорит твое интимное прошлое? Спойлер: много правдивого Что о тебе говорит твое интимное прошлое? Спойлер: много правдивого

«Милый, а кто у тебя был до меня?» — теперь вы будете бояться этого вопроса

Playboy
Модные планы на выходные. 20–21 июля Модные планы на выходные. 20–21 июля

Много гастрономических и культурных развлечений на выходные 20–21 июля

Vogue
6 орехов, которые стоит есть как можно реже (некоторые из них опасны) 6 орехов, которые стоит есть как можно реже (некоторые из них опасны)

С этими орехами нужно быть начеку!

Playboy
Дмитрий Иванович Менделеев и его открытие Дмитрий Иванович Менделеев и его открытие

2019 год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов

Наука и жизнь
Деньги в бронежилетах, внук генерала. Что известно о подозреваемых в разбое сотрудниках ФСБ Деньги в бронежилетах, внук генерала. Что известно о подозреваемых в разбое сотрудниках ФСБ

В числе подозреваемых в разбое офицеров ФСБ оказался внук генерала

Forbes
Открыть в приложении