Уловить общую картину мира

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

Электрический волнорез Электрический волнорез

Хит нынешнего водного сезона – электрические гидрофойлы

Популярная механика
У бондианы женское лицо: что означает приглашение темнокожей актрисы на роль агента 007 У бондианы женское лицо: что означает приглашение темнокожей актрисы на роль агента 007

Новым агентом 007 станет чернокожая женщина

Forbes
Вячеслав Володин сформировал правительственное предложение Вячеслав Володин сформировал правительственное предложение

Зачем председатель Госдумы хочет изменить российскую Конституцию

РБК
Модные планы на выходные. 13–14 июля Модные планы на выходные. 13–14 июля

Адриан Кетглас, Жауме Пленса, Benji B и экспериментальное кино

Vogue
Как Марракеш становится столицей творчества Как Марракеш становится столицей творчества

О жизни и работе в североафриканском креативном оазисе

Vogue
Минсельхоз зажимает конкуренцию клешнями Минсельхоз зажимает конкуренцию клешнями

Ведомство определилось с начальной стоимостью квот на добычу крабов

РБК
Подмывает не страховаться Подмывает не страховаться

Страховки покроют чуть более 1% ущерба от наводнения в Иркутской области

РБК
Вечеринка в музее. Почему в Лувре, Третьяковке и Пушкинском устраивают ужины — и это нормально Вечеринка в музее. Почему в Лувре, Третьяковке и Пушкинском устраивают ужины — и это нормально

Меценаты больше не хотят быть в музеях обычными посетителями

Forbes
Тест смартфона Motorola One Vision: Android One в кино-формате Тест смартфона Motorola One Vision: Android One в кино-формате

Motorola One Vision не устанавливает новых рекордов в области производительности

CHIP
15 девушек с самыми красивыми и длинными ногами (мы бы смотрели на них вечно) 15 девушек с самыми красивыми и длинными ногами (мы бы смотрели на них вечно)

От девушек с красивыми и длинными ногами сложно оторвать взгляд

Playboy
Правило 5 секунд: можно ли есть еду, упавшую на пол Правило 5 секунд: можно ли есть еду, упавшую на пол

Как на самом деле работает «правило пяти секунд»

РБК
Порода без племени Порода без племени

Чего лишилось российское коневодство

Огонёк
Созданы клеточные пластыри из стволовых клеток для лечения ишемии Созданы клеточные пластыри из стволовых клеток для лечения ишемии

Коллаборация ученых МГУ разработала метод восстановления тканей после ишемии

Популярная механика
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
Мечта путешественника Мечта путешественника

Предприниматель из Новосибирска создал единую сим-карту для 200 стран

Forbes
$40 за баррель. Что делать с лишними нефтяными доходами $40 за баррель. Что делать с лишними нефтяными доходами

Возобновились дискуссии об изменении параметров бюджетного правила

Forbes
Расслабься! Расслабься!

Стоит ли записываться на курсы гимнастики для лица?

Cosmopolitan
Святой Грааль Индианы Джонса Святой Грааль Индианы Джонса

«Индиана Джонс и последний крестовый поход» таит немало сведений о Граале

Дилетант
Американка забила Англии победный гол и отпраздновала его насмешливым жестом (видео). Англичане взлютовали Американка забила Англии победный гол и отпраздновала его насмешливым жестом (видео). Англичане взлютовали

Иногда жест — это просто жест. Ваше мнение, товарищ Фрейд?

Maxim
Пьер Карден, Оливье Тискенс и другие модные выставки на август Пьер Карден, Оливье Тискенс и другие модные выставки на август

В Нью-Йорке, Лондоне и французском Кале

Vogue
Эра Босолея Эра Босолея

Как Бобби Босолей 50 лет пытается выйти из тени, брошенной Чарльзом Мэнсоном

Esquire
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
Восстание деревьев. Русский бунт в Шиесе, осмысленный и беспощадный Восстание деревьев. Русский бунт в Шиесе, осмысленный и беспощадный

Народные протесты против строительства полигона для захоронения бытовых отходов

Русский репортер
«Мы умеем договариваться» «Мы умеем договариваться»

Жизнь Алексея Ягудина и Татьяны Тотьмяниной — как война Алой и Белой розы

OK!
Из кого выйдет достойный Элвис? 5 претендентов на роль короля рок-н-ролла Из кого выйдет достойный Элвис? 5 претендентов на роль короля рок-н-ролла

В США назвали основных претендентов на роль певца Элвиса Пресли

Playboy
Жизни подводников унес огонь Жизни подводников унес огонь

В результате ЧП на Северном флоте погибли 14 военных моряков

РБК
Как прожить на пенсию. История стартапа Kindur, который помогает поколению бэби-бумеров не разориться Как прожить на пенсию. История стартапа Kindur, который помогает поколению бэби-бумеров не разориться

Финтех-стартап Kindur развеивает главный страх пенсионеров

Forbes
«У нас депрессия не попадает в отчетность» «У нас депрессия не попадает в отчетность»

Психические расстройства скоро станут самыми распространенными заболеваниями

Огонёк
За кем надо следить в новом сезоне Российской Премьер-лиги? За кем надо следить в новом сезоне Российской Премьер-лиги?

Список из 15 игроков, о которых вы точно будете слышать в ближайшие 12 месяцев

GQ
Женщина, которая поет Женщина, которая поет

6 июля на московском фестивале «Ласточка» выступит американская певица LP

Grazia
Открыть в приложении