— Как химики отмечают свой праздник?
— Наверное, химичат!
(Околонаучный фольклор)
«Спин (от англ. spin — вращаться, вертеться), собственный момент количества движения элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого».
Вы поняли что-нибудь? Мы, журналисты, пришедшие на профессиональный праздник — День химика в ИХКиГ, понимали тоже очень мало. Лишь потом, порывшись в научных статьях и прослушав записи рассказов учёных, начали соображать, что спиновая химия — это одно из важнейших направлений работы института (но не единственное), и современные химики с помощью физических приборов (их стоимость достигает миллиона евро) могут на квантовом и молекулярном уровне наблюдать за прохождением не то химических, не то физических процессов в глубине микроскопической частицы вещества или живой клетки.
Сначала, естественно, директор института доктор физико-математических наук Сергей Дзюба коротко объяснил гостям, чем занимаются лаборатории ИХКиГ. А уж потом мы пошли смотреть...
Сегодня, по-видимому, уже никому не надо объяснять, что такое магнитно-резонансный томограф (хотя на Руси чудаков, которые предпочитают современным медицинским обследованиям шаманов и бабок-знахарок, всегда хватает). Этот прибор стремительно вошёл в нашу жизнь, и при желании вам могут выдать подробнейшую карту вашего организма со всеми внутренними и внешними прыщами и язвочками буквально за час. Но вот как это делается, нас, собственно, мало интересует: тоже шаманство какое-то, наверное, подумывают некоторые из нас.
Нет, не шаманство: дело в том, что каждая клетка вашего организма обладает чрезвычайно слабым, но всё-таки имеющимся магнитным полем. И если вас засунуть в ящик томографа и пропустить через вас чуть более сильные магнитные потоки, которые неминуемо вызовут резонансные явления, а затем эти колебания суммировать компьютером и как следует систематизировать (голова-грудь-живот-ноги), то на мониторе, а значит и в цифре, в рисунке, специалист получает вас в нужном разрезе и томографии.
Так вот, к стыду своему многие из нас впервые узнали о том, что «родина» идеи томографа находится здесь, в ИХКиГ СО РАН. Это в его лабораториях давно и упорно занимаются проблемами спиновой химии, всё глубже и глубже зарываясь в глубину материи.
А сегодня на повестке дня лаборатории химии и физики свободных радикалов, заведующим которой является сам директор института Сергей Дзюба, изучаются механизмы взаимодействия молекул и атомов. В частности, ученых интересует, каким образом соединения класса пептидов — перспективные антибиотики — разрушают мембраны вредоносных бактерий.
На молекулы вещества «вешается» специальная спиновая метка, которая позволяет отследить процесс взаимодействия их с клеткой. «Этот вопрос в настоящее время очень важен, потому что необходимо разработать препараты, не вызывающие привыкания», — прокомментировал завлаб-директор. Таким же методом изучается и влияние холестерина на поведение клеток организма. А в момент нашего посещения лаборатории в ней шел эксперимент по опробованию нового метода диагностики полимеров.
Самая сложная биофизическая «машина»
Эта «машина», разумеется, человек. Мы — люди образованные и, конечно, знаем, что человеческий организм чем-то напоминает огурец: данный овощ состоит из воды на 90 процентов, мы — всего лишь на 70. И когда некоторые учёные говорят, что XXI век будет веком биологии — то есть генная инженерия и пр., то вы не очень-то верьте этому. Потому что в основе любого движения, изменения биологического (допустим, вы всё ещё растёте), даже в основе переваривания пищи лежат химические реакции.
И подчас в современной науке не понять, что тут первично, что вторично — химия, физика или вообще математика или философия (есть такая лаборатория и у нас, в ИМ СО РАН — философии математики). То есть мультидисциплинарный метод научных исследований — это не дань моде, а насущная необходимость сегодняшней науки.
(Попутно подумалось: может быть, это от непонимания сущности науки сегодня собственно на фундаментальные исследования чиновники от науки и образования дают мало денег? Вот нано — это здорово: нате, госпожа корпорация, вам сотню миллиардов рублей! На развитие университетской науки по западному типу — ещё столько же. А вот эти ребята спрятались у себя в лабораториях, что-то химичат, говорят, что добывают новое знание, и это и есть фундаментальная наука, а уж к ней прилагается всё остальное. Что-то сомнительно это для настоящего чиновника...)
...В лаборатории цитометрии и биокинетики нам показали прототип инструментальной платформы универсального анализатора для биологии и медицины «BiоUniScan». По словам заведующего лабораторией доктора физико-математических наук профессора Валерия Мальцева, это совершенно уникальная система для получения знаний о биологических клетках и процессах. По возможностям он превосходит любой из существующих. Самая распространенная его функция — это высокоточный анализ клеток крови, производящийся по множеству параметров. Помимо технической части, ученые также обеспечивают методический базис, который необходим этому инструменту. За работу по созданию методик изучения оптических и кинетических свойств клеток крови на приборе «BiоUniScan» сотрудница лаборатории цитометрии и биокинетики ИХКиГ СО РАН аспирант НГУ Дарья Орлова была удостоена золотой медали РАН.
Так, где же грань?
Грань, отделяющая фундаментальную науку от прикладной и наоборот?
Сотрудник лаборатории механизмов реакций кандидат физико-математических наук Виталий Киселев рассказал об исследованиях в сфере теоретических расчетов квантовой химии. В частности, о компьютерном моделировании поведения веществ, которые могут быть использованы в ракетных топливах. С помощью подобных расчетов ученые устанавливают то, что не способны получить путем эксперимента, — состав, механизмы превращения, процессы, происходящие при нагреве, импульс, который даст ракетное топливо при использовании...
Вот это всё — что? Фундаментальная или прикладная наука?
В лаборатории кинетики процессов горения нам были продемонстрированы установки, которые помогают изучать способы управления пламёнами (научный термин), реакции, которые в них происходят, способы тушения пожаров. Так, масс-спектрометр позволяет узнавать структуру пламени, количество определенных частиц в нем. Используя эти данные и сравнивая их с результатами компьютерного моделирования, можно установить механизмы реакций, узнать, какие должны быть условия горения для получения наибольшего КПД сгорания, наименьшего экологического ущерба и, возможно, полезных веществ, образующихся в результате.
Так, например, в лаборатории есть установка для получения и нанесения на охлаждаемую подложку наночастиц диоксида титана в пламёнах, которые стабилизированы на плоскости вращающегося диска. С ее помощью можно производить фотоэлементы солнечных батарей, причем эта технология является дешевле и эффективнее, чем применение пленок из поликристаллического кремния... Можно сразу спросить: так почему же основные работы в сфере альтернативных источников энергии идут всё же в области создания всё новых кремневых батарей?
О характере вопросов
Если вы не специалист в области химической физики, то ваши вопросы по существу увиденного в стенах ИХКиГ могут вызвать улыбку. Но мы ничего: крепились и не особенно стеснялись, потому что были приглашены. Это незваный гость хуже... журналиста.
На большое количество вопросов вежливые хозяева давали по возможности обстоятельные ответы. От некоторых деликатно уходили.
Например: почему при явной перспективности отдельных научных разработок нет заказов ни от государства, ни от бизнеса?
На этот, по сути, главный вопрос мне чуть позже один из сотрудников ИХКиГ приватно дал такой ответ:
— Вот мы и пишем ответ на этот вопрос своей терпеливой работой!
— То есть?
— А что вы хотите: за два десятилетия рыночной экономики и совершенно иного политического строя в России можно научиться жить и работать по новым правилам?
— Но всё-таки уже два десятилетия минуло!
— А вот это уже не к нам...
