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

Желание чего-то иного Желание чего-то иного

Каковы настоящие причины желания все изменить

Psychologies
Ольга Шатерникова: Ольга Шатерникова:

Гонщица Ольга Шатерникова соревнуется с мужчинами на равных

Cosmopolitan
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика
Коллекции высокого ювелирного искусства в Париже: что покупать Коллекции высокого ювелирного искусства в Париже: что покупать

Новинки Boucheron, Chaumet, Louis Vuitton, Dior, Piaget, De Beers и Mikimoto

РБК
«Все выдумки не стоят естества…» «Все выдумки не стоят естества…»

На свете есть немало людей, уверенных, что небо над нами бороздят НЛО

Наука и жизнь
Бури и штормы Натали Мибах Бури и штормы Натали Мибах

Художница Натали Мибах вплетает метеоданные в конструкции из ивовых прутьев

Популярная механика
Третья смена: почему  Clarins своим успехом обязан семейным обедам Третья смена: почему  Clarins своим успехом обязан семейным обедам

О прошлом, настоящем и будущем компании Clarins

Forbes
Как меняется модная индустрия, чтобы противостоять глобальному потеплению Как меняется модная индустрия, чтобы противостоять глобальному потеплению

Nike, Burberry и Levi’s о своих планах по борьбе с климатическими изменениями

Esquire
Почему мы все занимаемся бесполезной работой: коварство прогресса Почему мы все занимаемся бесполезной работой: коварство прогресса

Прогресс не освободил людей, а еще сильнее привязал к бессмысленной работе

Популярная механика
«Умрет, не успев родиться»: Системе быстрых платежей грозит бойкот ретейлеров «Умрет, не успев родиться»: Системе быстрых платежей грозит бойкот ретейлеров

Крупный ретейл раздумывает об отказе от участия в Системе быстрых платежей от ЦБ

Forbes
«Не надо нам тыкать». Инспекторы ГИБДД рассказали, как с ними общаться «Не надо нам тыкать». Инспекторы ГИБДД рассказали, как с ними общаться

Эксперты рассказали об особенностях общения с инспекторами ГИБДД

РБК
Пять лет без права переписки: чего могут добиться через избиркомы и суды снятые кандидаты Пять лет без права переписки: чего могут добиться через избиркомы и суды снятые кандидаты

С прошлых выходных в Москве еще не было ни дня без акций протеста

Forbes
4 способа влюбиться в бекон: рецепты, которые точно зайдут (замена колбасе) 4 способа влюбиться в бекон: рецепты, которые точно зайдут (замена колбасе)

Осторожно — это слишком вкусные рецепты

Playboy
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
Зачем в часах Jaeger-LeCoultre Reverso можно переворачивать циферблат? Зачем в часах Jaeger-LeCoultre Reverso можно переворачивать циферблат?

Инновационное решение помогло создать одни из первых спортивных часов в мире

GQ
Ни слиться, ни поглотить. Как ЦБ хочет заставить банки финансировать экономический рост Ни слиться, ни поглотить. Как ЦБ хочет заставить банки финансировать экономический рост

Банк России ужесточает требование к покупкам компаний в кредит

Forbes
Кто выиграет Кубок Америки по футболу? Кто выиграет Кубок Америки по футболу?

Размышляем о том, кто станет лучшей командой континента

GQ
Интуитивное питание: с чего начать? Интуитивное питание: с чего начать?

Интуитивное питание в противовес "здоровому" становится популярным

Psychologies
Эмилия Вишневская о том, сколько стоит открыть свой бренд и что нужно для успеха Эмилия Вишневская о том, сколько стоит открыть свой бренд и что нужно для успеха

Что сейчас происходит в жизни Эмилии Вишневской

Cosmopolitan
Открыть Египет: что нового ждет туристов в давно знакомой стране Открыть Египет: что нового ждет туристов в давно знакомой стране

К концу года российские туристы на официальных основаниях смогут летать в Египет

РБК
Узник Сбербанка: как основатель Антипинского НПЗ объяснил свое уголовное преследование Узник Сбербанка: как основатель Антипинского НПЗ объяснил свое уголовное преследование

Дмитрий Мазуров считает, что невиновен в банкротстве завода

Forbes
Со всеми остановками Со всеми остановками

Психологи объясняют, как сделать возможной желанную встречу

Psychologies
Пачки штрафов: автомобилистам запрещают жаловаться друг на друга Пачки штрафов: автомобилистам запрещают жаловаться друг на друга

Мобильное приложение «Помощник Москвы» оказалось вне закона

РБК
Большой куш: какие установки мешают нам стать богатыми и как от них избавиться Большой куш: какие установки мешают нам стать богатыми и как от них избавиться

На каждую мысль о том, как поправить финансовое положение, у нас находится «но»

Psychologies
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
«Цены на еду мы снижать не будем»: что ждет грузинский бизнес после отмены авиасообщения с Россией «Цены на еду мы снижать не будем»: что ждет грузинский бизнес после отмены авиасообщения с Россией

Отмена прямых авиарейсов из России стала ударом по туристической отрасли Грузии

Forbes
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
Бизнесменская зорька Бизнесменская зорька

Вероника Романова – ведущая утренней программы «Стартап» на канале «РБК»

Maxim
Синий экран смерти: что делать если он появляется часто Синий экран смерти: что делать если он появляется часто

Одним из самых неприятных сюрпризов для пользователей является синий экран

CHIP
Bellingcat узнал о встречах подозреваемых в отравлении Скрипалей в Швейцарии Bellingcat узнал о встречах подозреваемых в отравлении Скрипалей в Швейцарии

Перемещения Дениса Сергеева отследили по данным его телефона

Forbes
Открыть в приложении