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

Обнажить седины Обнажить седины

Чем сильней проседь, тем ближе закат жизни и немощь?

Psychologies
От диктофона до мирового хита: Sony Walkman — 40 лет От диктофона до мирового хита: Sony Walkman — 40 лет

1 июля 1979 года начались продажи революционного аудиоустройства

Популярная механика
Миру вирус! Миру вирус!

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

Maxim
Что такое яхтенные экспедиции и как выглядит La Datcha Олега Тинькова Что такое яхтенные экспедиции и как выглядит La Datcha Олега Тинькова

Будущей осенью на выставке яхт в Монако представят яхту-эксплорер Олега Тинькова

РБК
7 коктейлей для разных видов настроения (нужный гид, как ни крути) 7 коктейлей для разных видов настроения (нужный гид, как ни крути)

Лучший способ определиться с выбором напитка

Playboy
Асфальтовые джунгли Асфальтовые джунгли

Современные мегаполисы стремятся впустить в себя леса

Forbes
Папа Спилберг: как Александр Балковский зарабатывает на популярности дочери Папа Спилберг: как Александр Балковский зарабатывает на популярности дочери

Настоящего успеха Александр Балковский добился, когда его дочь стала блогером

Forbes
Любовь, ради которой можно умереть — выброшенные годы жизни Любовь, ради которой можно умереть — выброшенные годы жизни

Почему мы допускаем отношения, которые разрушают наше здоровье

Psychologies
Как сделать загрузочную флешку с помощью утилиты UltraISO Как сделать загрузочную флешку с помощью утилиты UltraISO

Как самому сделать загрузочную флешку в UltraISO

CHIP
Империя будущего. Как журналист и писатель Михаил Зыгарь зарабатывает на революции в медиа Империя будущего. Как журналист и писатель Михаил Зыгарь зарабатывает на революции в медиа

Михаил Зыгарь стал пионером индустрии новых медиа в России

Forbes
Кто владеет московскими кладбищами. Как столичный ритуальный рынок заняли ставропольские бизнесмены — и при чем тут ФСБ Кто владеет московскими кладбищами. Как столичный ритуальный рынок заняли ставропольские бизнесмены — и при чем тут ФСБ

Откуда взялись новые выгодополучатели московского похоронного рынка

СНОБ
Лавапокалипсис. Почему вулканы, опаснее для человечества, чем астероиды и пандемии Лавапокалипсис. Почему вулканы, опаснее для человечества, чем астероиды и пандемии

Оказывается, вулканы давно держат зло на все человечество

Maxim
Суд приговорил к восьми годам колонии бизнесмена, отсудившего у IKEA 25 млрд рублей Суд приговорил к восьми годам колонии бизнесмена, отсудившего у IKEA 25 млрд рублей

Суд приговорил предпринимателя Константина Пономарева к восьми годам колонии

Forbes
Книжка с картинками: как учить английский по комиксам Книжка с картинками: как учить английский по комиксам

Почему комиксы могут быть лучше учебников и как учить по ним английский язык

Psychologies
Бумажный солдат Бумажный солдат

В то время, когда все говорят о смерти печатных СМИ, основан сервис Stack

Seasons of life
Новые технологии и старые ткани: как производители денима делают его более экологичным Новые технологии и старые ткани: как производители денима делают его более экологичным

Модная индустрия все больше задумывается об экологических проблемах

Esquire
12 финалисток «Девушки года Playboy 2019»: в конце останется только одна 12 финалисток «Девушки года Playboy 2019»: в конце останется только одна

Представляем ТОП-12 участниц конкурса «Девушка года Playboy 2019»

Playboy
10 игр для слабых смартфонов: приложения до 25 Мбайт 10 игр для слабых смартфонов: приложения до 25 Мбайт

В наше время испугать геймера большим размером игры - это в пределах нормы

CHIP
Упал, очнулся – небоскреб! Упал, очнулся – небоскреб!

В Азербайджане есть чем заняться автомобильному туристу

АвтоМир
«Все под колпаком»: журналисты описали схему «крышевания» банкиров сотрудниками ФСБ «Все под колпаком»: журналисты описали схему «крышевания» банкиров сотрудниками ФСБ

Силовики из ФСБ получали до 0,2% от средств, обналичиваемых «крышуемыми» банками

Forbes
«Белые, но бедные»: как бизнес переживает кассовую реформу «Белые, но бедные»: как бизнес переживает кассовую реформу

Что изменилось в жизни бизнеса за два года работы кассовой реформы?

Forbes
«Русский Amazon уже заработал»: как изменится маркетплейс «Беру» и довольны ли им Сбербанк и «Яндекс» «Русский Amazon уже заработал»: как изменится маркетплейс «Беру» и довольны ли им Сбербанк и «Яндекс»

Маркетплейс «Беру» уже стал «русским Amazon»

Forbes
Венский дневник Венский дневник

В Вене много всего модного и нового, о чем стоит узнать

Seasons of life
Переписать Шекспира и быть смелее Переписать Шекспира и быть смелее

Встреча с главными музыкальными ньюсмейкерами лета-2019

StarHit
Богатейшая Рада: каждый шестой крупный украинский бизнесмен решил стать депутатом Богатейшая Рада: каждый шестой крупный украинский бизнесмен решил стать депутатом

21 июля в Украине состоятся досрочные выборы в Верховную раду

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
Лопухи совсем не «лопухи»! Лопухи совсем не «лопухи»!

И облик, и жизнь лопуха как бы говорят нам о его незатейливости

Наука и жизнь
Долларовые миллионеры мира за год обеднели на $2 трлн. Но в России их стало больше Долларовые миллионеры мира за год обеднели на $2 трлн. Но в России их стало больше

Совокупное состояние т.н. хайнетов сократилось впервые за семь лет

Forbes
Кирилл Иванов (СБПЧ) — о Боге, политике и музыке, деле Голунова и о том, почему он никогда не переслушивает свои песни Кирилл Иванов (СБПЧ) — о Боге, политике и музыке, деле Голунова и о том, почему он никогда не переслушивает свои песни

В интервью Esquire лидер СБПЧ Кирилл Иванов рассуждает о семейных ценностях

Esquire
50 фактов об исследовании Луны: от первых зондов и “Аполлонов” до наших дней 50 фактов об исследовании Луны: от первых зондов и “Аполлонов” до наших дней

В этом году исполняется 50 лет с момента первой высадки человека на Луну

Популярная механика
Открыть в приложении