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

«Хроники хищницы»: 85-летняя пенсионерка обольщает молодых мужчин «Хроники хищницы»: 85-летняя пенсионерка обольщает молодых мужчин

Кто сказал, что пожилые люди не заниматься любовью и искать приключения?

Psychologies
Маршрут построен! Маршрут построен!

Питерский бомж стал самым популярным экскурсоводом города

StarHit
Миру вирус! Миру вирус!

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

Maxim
«Как так вышло, что эти китайцы богаты на протяжении нескольких поколений?». Отрывок из бестселлера «Безумно богатые азиаты». «Как так вышло, что эти китайцы богаты на протяжении нескольких поколений?». Отрывок из бестселлера «Безумно богатые азиаты».

Дебютный роман Кевина Квана

Forbes
Все смешалось в доме. Почему в парках строят музеи, а в опере гоняют скейтбордисты Все смешалось в доме. Почему в парках строят музеи, а в опере гоняют скейтбордисты

Главный тренд мировой архитектуры — mixed-use

Forbes
Гендиректор Bvlgari Parfums о своих страхах, увлечениях и, конечно, любимых ароматах Гендиректор Bvlgari Parfums о своих страхах, увлечениях и, конечно, любимых ароматах

Должность обязывает Луиса Мигеля Гонсалеса летать по миру несколько раз в неделю

GQ
Эвелина Блёданс о cборах «особенного» сына в первый класс и его популярности Эвелина Блёданс о cборах «особенного» сына в первый класс и его популярности

Выпуск «Проекта ответственных родителей» с Эвелиной Блёданс

Cosmopolitan
Для оформления ДТП придумали новую схему: 6 важных изменений Для оформления ДТП придумали новую схему: 6 важных изменений

Осенью в России кардинально изменятся правила оформления ДТП по европротоколу

РБК
В галактике за $11: Airbnb предлагает ночевку в космическом корабле В галактике за $11: Airbnb предлагает ночевку в космическом корабле

Airbnb пригласил путешественников остановиться в «межгалактических» домах

Forbes
Учим ребенка говорить правильно Учим ребенка говорить правильно

Советы, как построить занятия с ребенком в игровой форме

Psychologies
Как подключить Смарт ТВ на телевизоре Samsung: пошаговая инструкция Как подключить Смарт ТВ на телевизоре Samsung: пошаговая инструкция

Большинство моделей Samsung имеют функцию Smart TV

CHIP
Тест программ для резервного копирования: выбираем сейф для Windows и файлов Тест программ для резервного копирования: выбираем сейф для Windows и файлов

Почему обязательно нужно использовать резервное копирование системы и данных

CHIP
Как спастись с подводной лодки: «Комсомолец» и другие Как спастись с подводной лодки: «Комсомолец» и другие

Кто не знает выражения «Куда ты денешься с подводной лодки?»

Популярная механика
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
Диджей-инвестор: как Стив Аоки заработал $30 млн за год на музыке, моде и киберспорте Диджей-инвестор: как Стив Аоки заработал $30 млн за год на музыке, моде и киберспорте

Стив Аоки за год дает сотни концертов, но источник его дохода — не только музыка

Forbes
Рост выплат россиян по кредитам и государству достиг рекордного с 2014 года уровня Рост выплат россиян по кредитам и государству достиг рекордного с 2014 года уровня

Расходы россиян на выплаты государству и текущее потребление растут

Forbes
Самый пьяный округ в мире: лучшие бары этого лета Самый пьяный округ в мире: лучшие бары этого лета

В этом тексте мы расскажем вам о новых и проверенных Forbes Life местах

Forbes
Обзор робота-пылесоса Xiaomi Roborock S6 Обзор робота-пылесоса Xiaomi Roborock S6

В китайских онлайн-магазинах уже появился новый робот-пылесос Xiaomi Roborock S6

CHIP
Виктор Рыбин: «Дома меня ласково зовут: «Эй, иди сюда!» Виктор Рыбин: «Дома меня ласково зовут: «Эй, иди сюда!»

Солист группы «Дюна» о том, какие небылицы читает о себе в Интернете

StarHit
Джузеппе Сантони: «Когда я впервые прилетел в Москву, вокруг были мужчины в остроносых ботинках» Джузеппе Сантони: «Когда я впервые прилетел в Москву, вокруг были мужчины в остроносых ботинках»

Глава Santoni не носит футболки и шьет пижамы на заказ

GQ
Вашей бабушке это понравится: зачем рестораны создают собственные фермы Вашей бабушке это понравится: зачем рестораны создают собственные фермы

Анна Кукулина рассказывает историю любви шеф-поваров к фермерскому делу

Forbes
Рыба на мангале: как правильно приготовить ее на решетке (все лайфхаки) Рыба на мангале: как правильно приготовить ее на решетке (все лайфхаки)

Рыба на мангале может быть даже вкуснее мяса

Playboy
Бег с препятствием Бег с препятствием

Отказаться от спортзала или студии ради тренировок на улице? Прекрасная идея!

Glamour
Что произошло в мире моды за две недели Что произошло в мире моды за две недели

Теперь вы знаете, как выглядят самые дорогие кроссовки в мире

GQ
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
Как дизайн-мышление изменит привычный мир Как дизайн-мышление изменит привычный мир

В московском Центре дизайн-мышления прошел Design Thinking Camp

РБК
С кислым видом С кислым видом

Кефир оздоравливает микрофлору кишечника и способствует похудению

Добрые советы
Правила жизни Алана Рикмана Правила жизни Алана Рикмана

Награды получают роли, а не актеры

Esquire
Тимур Батрутдинов о новом шоу с Бузовой, холостяцкой жизни и отношении к хейту Тимур Батрутдинов о новом шоу с Бузовой, холостяцкой жизни и отношении к хейту

Мы поговорили с Тимуром Батрутдиновым о «Прожарке» и новом проекте с Бузовой

Cosmopolitan
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
Открыть в приложении