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

«Браки совершаются на небесах»: что это значит? «Браки совершаются на небесах»: что это значит?

Что имеют в виду современные люди, говоря, что союзы заключаются на небесах?

Psychologies
10 самых дорогих яхт в мире (одна украшена костями динозавров и метеоритами) 10 самых дорогих яхт в мире (одна украшена костями динозавров и метеоритами)

Ты готов узнать, как выглядит самая дорогая яхта в мире

Playboy
Сеть знает обо всем, что вы делали Сеть знает обо всем, что вы делали

Популярные социальные сети собирают данные о пользователях

CHIP
Как перестать угождать другим и стать счастливой Как перестать угождать другим и стать счастливой

Придется менять образ мыслей — непросто, но того стоит

Vogue
Дневной сон помогает школьникам учиться и чувствовать себя лучше Дневной сон помогает школьникам учиться и чувствовать себя лучше

Возможность поспать днем положительно влияет на самочувствие и успеваемость

Psychologies
«Джазовые музыканты должны побеждать в конкурентной борьбе». Интервью с Игорем Бутманом «Джазовые музыканты должны побеждать в конкурентной борьбе». Интервью с Игорем Бутманом

О любимых альбомах, будущем российского джаза и о роли музыки в политике

Forbes
Юные экоактивисты, которые борются против изменения климата Юные экоактивисты, которые борются против изменения климата

Им от 15 до 22 лет, и они прогуливают уроки ради демонстраций

Vogue
Вспышечная: Фотографии, изменившие мир Вспышечная: Фотографии, изменившие мир

От первого селфи до выхода в космос – 10 фотографий, изменивших мир

Esquire
Citroen 2CV – «гадкий утенок», которого любили все Citroen 2CV – «гадкий утенок», которого любили все

Иногда именно в дорожных заторах особо смекалистым являются откровения

Maxim
Звезда Instagram Дарья Коновалова раскрыла секрет своей яркой внешности Звезда Instagram Дарья Коновалова раскрыла секрет своей яркой внешности

Модель Дарья Коновалова откровенно рассказала о своей личной жизни

Cosmopolitan
Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины

Российский автомобильный рынок продолжает падение второй месяц

РБК
Независимые кандидаты в Мосгордуму отказались встречаться с главой Мосгоризбиркома тет-а-тет Независимые кандидаты в Мосгордуму отказались встречаться с главой Мосгоризбиркома тет-а-тет

Встречи независимых кандидатов в Мосгордуму и главы Мосгоризбиркома не вышло

Forbes
За один фильм до конца За один фильм до конца

Как Квентин Тарантино снял «Однажды в… Голливуде» — свой самый нежный фильм

GQ
Вокруг шум: Могут ли звуки навредить здоровью человека? Вокруг шум: Могут ли звуки навредить здоровью человека?

Может ли звук навредить и нужно ли от него спасаться?

Esquire
Ради чего идти на Фестиваль гастрономических развлечений Ради чего идти на Фестиваль гастрономических развлечений

Тако со звездой «Мишлена», титулованный рамен из Нью-Йорка, тайский стритфуд

Vogue
Рейтинг мультипекарей: какой лучше купить Рейтинг мультипекарей: какой лучше купить

Разобраться, какой мультипекарь выбрать, бывает непросто

CHIP
«Роснефть» против Минфина: почему нефтяники остались без налоговых льгот «Роснефть» против Минфина: почему нефтяники остались без налоговых льгот

Нефтяники не получат пока государственной поддержки в виде налоговых льгот

Forbes
Потомок Романовых, обидевший Путина: кто стал новым премьером Великобритании Потомок Романовых, обидевший Путина: кто стал новым премьером Великобритании

Чем известен новый британский премьер

Forbes
Мириться или расставаться? Мириться или расставаться?

Жизнь часто подбрасывает нам головоломки

Psychologies
Как завоевать сердце мужчины? Советы итальянца Марко Праццоли Как завоевать сердце мужчины? Советы итальянца Марко Праццоли

Истина стара, как мир: «Путь к сердцу мужчины лежит через его желудок!»

Cosmopolitan
6 самых опасных мест для туристов, которые притягивают как магнит 6 самых опасных мест для туристов, которые притягивают как магнит

Красиво, незабываемо, но опасно

Playboy
Что носит звезда «Очень странных дел» и молодой музыкант Финн Вулфард Что носит звезда «Очень странных дел» и молодой музыкант Финн Вулфард

У Финна Вулфарда свой стиль в одежде, отличающий его от обычного подростка

Esquire
Помыть младенца Бога. Куда уходят страх и брезгливость Помыть младенца Бога. Куда уходят страх и брезгливость

В Свято-Спиридоньевской богадельне в Москве живут 20 тяжелобольных пожилых людей

Русский репортер
Давид Стеньшин: «Чтобы добиться успеха, мы должны страдать» Давид Стеньшин: «Чтобы добиться успеха, мы должны страдать»

Лучший бармен России о том, как он будет зарабатывать миллион долларов в год

GQ
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
Не стойте у края платформы. Почему вокзалы устроены так, что из них хочется немедленно уехать Не стойте у края платформы. Почему вокзалы устроены так, что из них хочется немедленно уехать

Анастасия Колчина объясняет, как должен быть устроен вокзал в XXI веке

Forbes
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
Виды на Гаагу: поможет ли российскому бизнесу конвенция о признании решений иностранных судов Виды на Гаагу: поможет ли российскому бизнесу конвенция о признании решений иностранных судов

Действительно ли зарубежные страны начнут признавать решения российских судов

Forbes
«Советы отца помогли мне достичь успеха в карьере»: истории 12 знаменитых женщин «Советы отца помогли мне достичь успеха в карьере»: истории 12 знаменитых женщин

В наше время отцы играют все более важную роль в жизни детей

Psychologies
«Компромисс в качестве для снижения цены — это ошибка». Глава парфюмерии Bvlgari о том, почему духи должны стоить дорого «Компромисс в качестве для снижения цены — это ошибка». Глава парфюмерии Bvlgari о том, почему духи должны стоить дорого

Глава парфюмерного бизнеса Bvlgari — о новом поколении клиентов и запахе счастья

Forbes
Открыть в приложении