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

Разница температур Разница температур

Как быть, если у партнеров не совпадают потребности в сексе?

Лиза
Воин света Воин света

Риналь Мухаметов — о русском фэнтези, любви к моде и торжестве добра

Vogue
100 самых сексуальных женщин страны 100 самых сексуальных женщин страны

100 самых сексуальных женщин страны

Maxim
Часы Часы

Зал славы высокого часового искусства в 2019 году пополнили пять образцов

Robb Report
В астрономическом раю В астрономическом раю

Заметки пулковского астронома о путешествии в Чили, в обсерватории ESO

Наука и жизнь
Путь в гору Путь в гору

Как боец Хабиб Нурмагомедов стал одним из главных героев мирового спорта

Forbes
Алла Сараева: Нужно ли заменить «Архипелаг ГУЛАГ» Библией в школьной программе Алла Сараева: Нужно ли заменить «Архипелаг ГУЛАГ» Библией в школьной программе

Олег Смолин поддержал инициативу добавить в школьную программу тексты из Библии

СНОБ
Нижегородский банк хранил несуществующие деньги в VTB Нижегородский банк хранил несуществующие деньги в VTB

Банк «Ассоциация» лишился лицензии за отсутствие на счетах 3,8 млрд рублей

Forbes
Гильотина для короля Гильотина для короля

21 января 1793 года был публично казнён король Франции

Дилетант
Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты

Исследования выявили ряд интересных фактов, связанных с кофеином

Psychologies
Что делать, если штрафы приходят после продажи машины Что делать, если штрафы приходят после продажи машины

Почему приходят штрафы на проданный автомобиль и можно ли их игнорировать

РБК
Как запороть отношения: советы «эксперта» Как запороть отношения: советы «эксперта»

Советы, которые «помогают» людям оставаться одинокими

Psychologies
Исландские фильмы для всех видов настроения: от бунтарства до депрессии Исландские фильмы для всех видов настроения: от бунтарства до депрессии

Если вы еще не знакомы с исландским кино, то этот материал — ваш лучший подарок

Playboy
На грани катастрофы: почему Россия снова теряет население? На грани катастрофы: почему Россия снова теряет население?

Татьяна Голикова заявила, что «страна катастрофически теряет население»

Forbes
Чего бы такого послушать, если ты любишь Radiohead Чего бы такого послушать, если ты любишь Radiohead

Чего бы такого можно услышать в духе группы Radiohead

Maxim
Хиромантия какая-то: самые дикие провалы экстрасенсов, которые мы не забудем Хиромантия какая-то: самые дикие провалы экстрасенсов, которые мы не забудем

Обманутые или доведенные до банкротства жертвы разоблачили шарлатанов

Cosmopolitan
Напитки покрепче. BMW 330i против Mercedes-Benz C300 Напитки покрепче. BMW 330i против Mercedes-Benz C300

Фанаты жалуются, что новая «тройка» BMW далека от традиций

РБК
Кедры решают все Кедры решают все

О людях, которым белочки в тайге помидорчики выращивают

Maxim
Вам-то хорошо! Вам-то хорошо!

Зависть помогает объяснить любые неудачи и... прийти к оглушительному успеху

Добрые советы
Жители Орла, Казани и других городов — о любимых местах Жители Орла, Казани и других городов — о любимых местах

Местные жители рассказывают о местах, куда они первым делом ведут гостей города

РБК
Visa решила включиться в борьбу за долю на рынке объемом $1,2 трлн Visa решила включиться в борьбу за долю на рынке объемом $1,2 трлн

Visa хочет заработать на покупках холодильников и стиральных машин в рассрочку

Forbes
Журналисты узнали, как получить британскую «золотую визу» человеку «со связями с приближенными Путина» Журналисты узнали, как получить британскую «золотую визу» человеку «со связями с приближенными Путина»

Британские журналисты узнали, насколько сложно получить «золотую визу» человеку

Forbes
«Людям больше не нужна роскошь». Как изменится автомобильный дизайн «Людям больше не нужна роскошь». Как изменится автомобильный дизайн

Дизайнер Infiniti Карим Хабиб рассказал, почему японцы не признают роскошь

РБК
«Искусством лучше не зарабатывать». Как знаменитые фотографы монетизируют свое творчество «Искусством лучше не зарабатывать». Как знаменитые фотографы монетизируют свое творчество

В Москву приехал единственный русский фотограф международного агентства Magnum

Forbes
30 самых красивых девушек мира без макияжа (как же они прекрасны) 30 самых красивых девушек мира без макияжа (как же они прекрасны)

Естественность — это круто

Playboy
15 мыслей Массимо Боттуры 15 мыслей Массимо Боттуры

Шеф ресторана Osteria Francescana — о своих отношениях с отцом, едой и славой

GQ
«Я переехала в Нью-Йорк, и вот как изменились мои модные привычки» «Я переехала в Нью-Йорк, и вот как изменились мои модные привычки»

Cosmo продолжает собирать истории девушек, которые переехали в другой город

Cosmopolitan
«Они перестанут ездить в центр». У таксистов большие проблемы «Они перестанут ездить в центр». У таксистов большие проблемы

Таксистам отказали в просьбе не штрафовать их за высадку в запрещенных местах

РБК
««Яндекс» это, безусловно, коснется»: в Госдуме предложили ограничить иностранное владение крупными IT-компаниями ««Яндекс» это, безусловно, коснется»: в Госдуме предложили ограничить иностранное владение крупными IT-компаниями

Антон Горелкин предложил ограничить иностранное владение информресурсами

Forbes
Какой должна быть наркополитика Какой должна быть наркополитика

Мишель Казачкин о декриминализации и снижении вреда

Русский репортер
Открыть в приложении