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

Что говорят о нас наши эротические сны? Что говорят о нас наши эротические сны?

Почему нам снятся откровенные сцены с собственным участием?

Psychologies
Узник Сбербанка: как основатель Антипинского НПЗ объяснил свое уголовное преследование Узник Сбербанка: как основатель Антипинского НПЗ объяснил свое уголовное преследование

Дмитрий Мазуров считает, что невиновен в банкротстве завода

Forbes
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика
Мини-печь: альтернатива духовке Мини-печь: альтернатива духовке

Сегодня расскажем, что такое ростер, он же мини-печь

CHIP
Пачки штрафов: автомобилистам запрещают жаловаться друг на друга Пачки штрафов: автомобилистам запрещают жаловаться друг на друга

Мобильное приложение «Помощник Москвы» оказалось вне закона

РБК
#инструктаж: как отбелить зубы #инструктаж: как отбелить зубы

Безопасно ли отбеливать зубы и как следует ухаживать за полостью рта

РБК
«Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира «Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира

24 часа из жизни шеф-поваров братьев Березуцких

Forbes
На недельку, до второго... На недельку, до второго...

Финская Коувола расположена всего в 100 км от российской границы

Лиза
Как начать встречаться с бывшей друга и не прослыть негодяем: 5 главных советов Как начать встречаться с бывшей друга и не прослыть негодяем: 5 главных советов

Что делать, если у тебя серьезные чувства к бывшей твоего друга

Playboy
Как часы могут быть медленными или быстрыми? Как часы могут быть медленными или быстрыми?

Когда речь заходит о точности часов, все говорят об их скорости

GQ
Какая батарейка нужна для материнской платы и как ее установить Какая батарейка нужна для материнской платы и как ее установить

Что за батарейка в материнской плате, для чего она нужна и как ее заменить

CHIP
Геркулесовы столбы Геркулесовы столбы

Как живут два полуанклава Гибралтара на месте мифических Геркулесовых столбов

Вокруг света
Авиация Авиация

Что раньше было научной фантастикой, перешло в разряд коммерческой реальности

Robb Report
«Очень странные дела» 3 сезон: рецензия (отзыв) «Очень странные дела» 3 сезон: рецензия (отзыв)

СССР и капитализм в «Очень странных делах» оказываются страшнее, чем демоны

Esquire
Финтех-стартап Revolut нашел нового финансового директора Финтех-стартап Revolut нашел нового финансового директора

Новым финансовым директором британского стартапа Revolut станет Дэвид Маклин

Forbes
В ожидании виртуальных богов. Какое будущее предсказывает «самый точный прогнозист искусственного интеллекта» В ожидании виртуальных богов. Какое будущее предсказывает «самый точный прогнозист искусственного интеллекта»

Отрывок из последней главы бестселлера Кори Пайна «Живи. Вкалывай. Сдохни»

Forbes
Как эволюция привела нас к сумасшествию Как эволюция привела нас к сумасшествию

Любое душевное неблагополучие — это опасность и повод для тревоги

Наука и жизнь
Пон Чжун Хо — о фильме Пон Чжун Хо — о фильме

Режиссер Пон Чжун Хо рассказал, почему взялся за остросоциальную тему

Esquire
Как одеваться крупным парням Как одеваться крупным парням

Что делать, если Эди Слиман точно шьет не для вас

GQ
Спорт настоящих пацанов: дуэли Спорт настоящих пацанов: дуэли

Все виды олимпийских спортивных единоборств вышли из дуэлей

Популярная механика
Правила жизни Рипа Торна Правила жизни Рипа Торна

Актер, звезда фильмов “Люди в черном” и “Шоу Ларри Сандерса”

Esquire
Руководство от бездействия: что нужно делать, если вы стали жертвой домашнего насилия Руководство от бездействия: что нужно делать, если вы стали жертвой домашнего насилия

ЕСПЧ впервые присудил компесацию россиянке, ставшей жертвой домашнего насилия

Forbes
Обзор Instax Mini LiPlay: печатает картинки со звуком Обзор Instax Mini LiPlay: печатает картинки со звуком

Тестируем новинку от Fujifilm - камеру моментальной печати Instax Mini LiPlay

CHIP
Клоун-убийца: Шейла Кин вышла за мужа своей жертвы Клоун-убийца: Шейла Кин вышла за мужа своей жертвы

Есть и смешные клоуны, но Шейла Кин к ним точно не относилась

Cosmopolitan
Напряги извилины: топ-10 логических игр для смартфона Напряги извилины: топ-10 логических игр для смартфона

Хватит убивать время глупыми играми - установи пару логических игрушек

CHIP
Богатые нарываются: последнее корейское предупреждение Богатые нарываются: последнее корейское предупреждение

Почему фильм из Южной Кореи стал триумфатором недавнего Каннского кинофестиваля

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
Борис Джонсон на велосипеде, Лукашенко на «Тесле» и Блумберг в метро: на чем передвигаются сильные мира сего Борис Джонсон на велосипеде, Лукашенко на «Тесле» и Блумберг в метро: на чем передвигаются сильные мира сего

Кто из влиятельных людей предпочитает альтернативные виды транспорта

Forbes
Лучшие мировые фестивали августа по версии Forbes Life Лучшие мировые фестивали августа по версии Forbes Life

Последний шанс поймать фестивальное лето

Forbes
«Как так вышло, что эти китайцы богаты на протяжении нескольких поколений?». Отрывок из бестселлера «Безумно богатые азиаты». «Как так вышло, что эти китайцы богаты на протяжении нескольких поколений?». Отрывок из бестселлера «Безумно богатые азиаты».

Дебютный роман Кевина Квана

Forbes
Открыть в приложении