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

Кто я? Кто я?

Кто ты такой? Вопрос, который мы задаем себе в течение жизни

Psychologies
Григорий Служитель — о том, почему невозможно не влюбиться в Крит Григорий Служитель — о том, почему невозможно не влюбиться в Крит

Григорий Служитель объясняет, почему не устает возвращаться на Крит

РБК
100 самых сексуальных женщин страны 100 самых сексуальных женщин страны

100 самых сексуальных женщин страны

Maxim
Чего боится врач. Записки женщины-реаниматолога Чего боится врач. Записки женщины-реаниматолога

Ифа Эбби рассказывает, как каждый день несет вахту на границе жизни и смерти

Forbes
Как отправиться в отпуск и не страдать каждый день от похмелья: 5 важных советов Как отправиться в отпуск и не страдать каждый день от похмелья: 5 важных советов

Главные советы, как пить и не умирать от похмелья в отпуске

Playboy
В реанимацию или в морг: можно ли вдохнуть вторую жизнь в вашу профессию? В реанимацию или в морг: можно ли вдохнуть вторую жизнь в вашу профессию?

Цитату про «работу по душе» хотя бы раз слышали все

Psychologies
Интервью с Романом Нагучевым, комментатором телеканала «МАТЧ ТВ» Интервью с Романом Нагучевым, комментатором телеканала «МАТЧ ТВ»

Скоро исполнится год с момента окончания чемпионата мира по футболу в России

Maxim
Защищай, поощряй и властвуй. Как удержать сотрудников поколения Z? Защищай, поощряй и властвуй. Как удержать сотрудников поколения Z?

Как удержать поколение Z и вырастить из его представителей таланты

Forbes
Бордерлайнеры: шесть симптомов пограничного расстройства личности Бордерлайнеры: шесть симптомов пограничного расстройства личности

Пограничное личностное расстройство пока у нас не слишком на слуху

Psychologies
Дело Хачатурян: вопросы, которые все мы должны задать себе Дело Хачатурян: вопросы, которые все мы должны задать себе

Мнение системного семейного психотерапевта о деле сестер Хачатурян

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
Своя история Своя история

Национальные особенности интерьера проявляются в фольклорных мотивах и техниках

SALON-Interior
О хамстве, доброте и бегстве от успеха: три заграничных урока О хамстве, доброте и бегстве от успеха: три заграничных урока

Анна Леонтьева, вернувшись из поездки, поделилась любопытными наблюдениями

Psychologies
Почему некоторые люди могут выпить больше других (это хорошо или плохо?) Почему некоторые люди могут выпить больше других (это хорошо или плохо?)

Пол, генетика и возраст влияют на твою восприимчивость к алкоголю

Playboy
Аналитики допустили, что ЦБ опустит ключевую ставку ниже планируемого уровня Аналитики допустили, что ЦБ опустит ключевую ставку ниже планируемого уровня

ЦБ может опустить ключевую ставку ниже планируемого сейчас уровня

Forbes
Спасательный крюк Спасательный крюк

Интервью Вадима Верника с актером Филиппом Авдеевым

OK!
«Мы превратимся в киборгов». Президент бизнес-школы «Сколково» Андрей Шаронов о будущем образования «Мы превратимся в киборгов». Президент бизнес-школы «Сколково» Андрей Шаронов о будущем образования

Интервью с президентом московской школы управления «Сколково» Андреем Шароновым

Forbes
«Моли о пощаде на испанском». Как изобретатель капчи создает самое популярное в мире образовательное приложение «Моли о пощаде на испанском». Как изобретатель капчи создает самое популярное в мире образовательное приложение

Приложение Duolingo и его создатель

Forbes
Почему нас пугает скороспелое признание в любви? Почему нас пугает скороспелое признание в любви?

Почему нас настораживает быстрое признание в любви

Psychologies
Обзор фитнес-браслета Huawei Band 3 Обзор фитнес-браслета Huawei Band 3

Тестируем новый носимый гаджет от Huawei

CHIP
Сатка: У хозяйки медной горы Сатка: У хозяйки медной горы

Только в Сатке можно почувствовать себя в другом временном измерении

Вокруг света
Учиться медитировать лучше в группе, а не в одиночку Учиться медитировать лучше в группе, а не в одиночку

Медитацию нередко воспринимают как путь к себе

Psychologies
Семен Стругачев: «Роль Левы дает мне возможность бесплатно выпить» Семен Стругачев: «Роль Левы дает мне возможность бесплатно выпить»

Актер Семен Стругачев признался, по какой причине сбежал с собственной свадьбы

StarHit
Французский поцелуй Французский поцелуй

Марина Африкантова и Роман Капаклы не пригласили родителей на торжество

StarHit
Музыка нас связала. Audi S5 против Mercedes AMG E53 Музыка нас связала. Audi S5 против Mercedes AMG E53

Что решает в битве суперкаров?

РБК
Ставим УЗО в квартире: как подобрать прибор по мощности? Ставим УЗО в квартире: как подобрать прибор по мощности?

Как рассчитать мощность УЗО и установить его дома или в офисе

CHIP
Правда и вымысел о сбитом «Боинге». Что стало понятно через 5 лет после катастрофы Правда и вымысел о сбитом «Боинге». Что стало понятно через 5 лет после катастрофы

Подробный разбор версий крушения самолета от Вадима Лукашевича

Forbes
Совладелец IBS решил не передавать бизнес по наследству Совладелец IBS решил не передавать бизнес по наследству

Сооснователь IBS Group Сергей Мацоцкий не будет передавать бизнес по наследству

Forbes
Что не так с сумками хобо Что не так с сумками хобо

Рассказываем, почему термин хобо неуместен в современной модной индустрии

Vogue
Голливудская улыбка за 3000 рублей: как зарабатывать миллионы на быстром отбеливании зубов Голливудская улыбка за 3000 рублей: как зарабатывать миллионы на быстром отбеливании зубов

Франшиза по экспресс-отбеливанию зубов — популярная модель для запуска бизнеса

Forbes
Открыть в приложении