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

Просто добавьте спокойствия Просто добавьте спокойствия

Пять советов, как сохранять спокойствие в трудные и стрессовые моменты

Здоровье
Слежка за соцсетями и изучение связи Рунета с глобальной сетью: что хакеры нашли в архиве «тайного подрядчика ФСБ» Слежка за соцсетями и изучение связи Рунета с глобальной сетью: что хакеры нашли в архиве «тайного подрядчика ФСБ»

Хакеры взломали сервер «тайного подрядчика ФСБ»

Forbes
Миру вирус! Миру вирус!

Статья, после которой начнешь уважать вирусы: ты состоишь из них наполовину

Maxim
На грани катастрофы: почему Россия снова теряет население? На грани катастрофы: почему Россия снова теряет население?

Татьяна Голикова заявила, что «страна катастрофически теряет население»

Forbes
Тест видеокарты AMD Radeon RX 5700 XT: охотник на Nvidia с RDNA в крови Тест видеокарты AMD Radeon RX 5700 XT: охотник на Nvidia с RDNA в крови

Radeon RX 5700 XT — хорошая и доступная по цене альтернатива GeForce RTX 2070

CHIP
От Ferrari до «Кукурузника»: транспорт богатейших госслужащих и депутатов России От Ferrari до «Кукурузника»: транспорт богатейших госслужащих и депутатов России

Необычные транспортные средства богатейших госслужащих и депутатов

Forbes
«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
Как отец пятерых детей зарабатывает по 7 млн рублей в месяц на парке развлечений под Петербургом Как отец пятерых детей зарабатывает по 7 млн рублей в месяц на парке развлечений под Петербургом

Александр Пружанский к 50 годам решил открыть парк развлечений для детей

Forbes
Disney выбрал темнокожую актрису на роль Ариэль в киноверсии «Русалочки». Компанию обвинили в расизме Disney выбрал темнокожую актрису на роль Ариэль в киноверсии «Русалочки». Компанию обвинили в расизме

Часть поклонников считает, что нельзя менять оригинальный образ героини Ариэль

Esquire
Том Холланд: почему нового Человека-паука полюбил весь мир Том Холланд: почему нового Человека-паука полюбил весь мир

В прокат вышел новый фильм о приключениях Человека-паука «Вдали от дома»

РБК
Невероятно, но... мясо Невероятно, но... мясо

Имитации мясных продуктов из растений и клеточных культур становятся модными

Популярная механика
6 опасных ошибок при работе с болгаркой, которые лучше не совершать 6 опасных ошибок при работе с болгаркой, которые лучше не совершать

Те, кто только начинают работать с УШМ, порой совершают много ошибок

CHIP
Рихтер Рихтер

Замоскворечье — из тех редких московских районов, в которых уцелел дух города

Seasons of life
Маршрут построен! Маршрут построен!

Питерский бомж стал самым популярным экскурсоводом города

StarHit
Советский танк, стрелявший по «Белому дому»: Т-80 Советский танк, стрелявший по «Белому дому»: Т-80

Первый в мире газотурбинный танк Т-80

Популярная механика
Эволюция IQOS: что было в прошлом, чего ждать в будущем Эволюция IQOS: что было в прошлом, чего ждать в будущем

Свой вклад в поток изменений внесла инновационная система нагревания IQOS

Популярная механика
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
Тулун: гидрометеорология и бесы Тулун: гидрометеорология и бесы

Как столкнулись наводнение и нищета с упорством и добротой

Русский репортер
РБК узнал о проверке бывшего замглавы АСВ по делу банковского отдела ФСБ РБК узнал о проверке бывшего замглавы АСВ по делу банковского отдела ФСБ

Валерий Мирошников проходит свидетелем по делу Кирилла Черкалина

Forbes
Интерьер для двоих Интерьер для двоих

Новая работа Антона Корнеева и Екатерины Блохиной — квартира в жилом комплексе

SALON-Interior
Как сделать загрузочную флешку с помощью утилиты UltraISO Как сделать загрузочную флешку с помощью утилиты UltraISO

Как самому сделать загрузочную флешку в UltraISO

CHIP
Дакота-блюз Дакота-блюз

Жарким летним деньком мы отправились за сцену к певице Рите Дакоте

Maxim
Время роскоши: как владелец Louis Vuitton и Dior стал богаче Билла Гейтса Время роскоши: как владелец Louis Vuitton и Dior стал богаче Билла Гейтса

Бернар Арно стал вторым богатейшим человеком мира, согласно подсчетам Forbes

Forbes
Жуков, Солженицын, Горбачева и другие люди из СССР на обложке Time Жуков, Солженицын, Горбачева и другие люди из СССР на обложке Time

Кто из СССР и по какому поводу побывал на обложке американского еженедельника

РБК
«Бедненький российский шоу-бизнес»: сколько стоят шоу, как у Шнура и Дрейка, и как на них зарабатывают «Бедненький российский шоу-бизнес»: сколько стоят шоу, как у Шнура и Дрейка, и как на них зарабатывают

С помощью лазеров, голограмм и огромных LED-экранов можно сделать многое

Forbes
Покупаем мобильный кондиционер: главные особенности и рейтинг 2019 Покупаем мобильный кондиционер: главные особенности и рейтинг 2019

Рассказываем, как выбрать мобильный кондиционер

CHIP
Isuzu D-Max. Музыка для бывалого дизелиста Isuzu D-Max. Музыка для бывалого дизелиста

Второй по счёту рестайлинг пикапа Isuzu D-Max

4x4 Club
Болевой порок: как Америка подсела на таблетки и с чего начинался опиоидный кризис, который уносит 70 тысяч жизней ежегодно Болевой порок: как Америка подсела на таблетки и с чего начинался опиоидный кризис, который уносит 70 тысяч жизней ежегодно

Как начиналась опиоидная эпидемия и к чему она привела

Esquire
«Розовая Джоли» и набор «Облако»: где есть самых вкусных устриц в Москве «Розовая Джоли» и набор «Облако»: где есть самых вкусных устриц в Москве

Ультимативный гид по поеданию устриц этим летом

Forbes
Искусственный интеллект рядом: как алгоритмы галлюцинируют и учатся Искусственный интеллект рядом: как алгоритмы галлюцинируют и учатся

Бенджамин Браттон рассказал о причудливом поведении искусственного интеллекта

Forbes
Открыть в приложении