«Наука из первых рук» №5(41), 2011
анонс номера
НОВОСТИ НАУКИ
Фторографен — новая история старых материалов
Л.Г. Булушева, А.В. Окотруб
Исследовательская группа нобелевского лауреата А. Гейма совместно с учеными из Института неорганической химии СО РАН (Новосибирск) получили новое двумерное соединение графена — фторографен. При проведении синтеза этого материала был использован подход, разработанный сибирскими химиками много лет назад. Новый материал устойчив к нагреву и к воздействию ряда жидкостей, а также имеет приемлемую ширину запрещенной зоны.
Лекарства из бересты
C.Ф. Василевский, А.И. Говди
Благодаря направленной химической модификации природных растительных веществ с высокой биологической активностью в современную медицинскую практику входят новые эффективные лекарственные препараты. Эти средства по лечебному эффекту, как правило, намного превосходят натуральные, при этом они более «физиологичны» для организма и зачастую имеют меньше побочных эффектов, чем синтетические.
Яркий пример такого подхода — новые лекарственные препараты, созданные на основе природного тритерпеноида бетулина, добываемого из бересты. Присоединив к бетулину ацетиленовый фрагмент, новосибирские ученые получили новое базовое соединение бетулонамид, относящееся к классу биоконъюгатов — лекарственных «гибридов». А поскольку ацетиленовый фрагмент обладает высокой реакционной способностью, на основе таким образом модифицированного бетулина оказалось возможным синтезировать множество различных химических производных. Результаты лабораторных испытаний показали, что некоторые из них проявляют более высокую противовоспалительную и антиоксидантную активность по сравнению с традиционными фармакологическими препаратами.
Самый яркий СИ-генератор
Н.А. Мезенцев
Синхротронное излучение (СИ) — пучок фотонов, испускаемый заряженной частицей, движущейся с околосветовой скоростью сквозь поперечное магнитном поле — было открыто более ста лет назад. Но понадобилось несколько десятилетий, прежде чем физики нашли способы использования этого излучения в качестве инструмента для изучения внутренней структуры вещества. Для практического использования необходим как можно более узкий пучок излучения, который получают в специальных устройствах — вигглерах («змейках») или ондуляторах.
Первая в мире сверхпроводящая «змейка» — источник синхротронного излучения с последовательностью коротких сверхпроводящих магнитов — была разработана и установлена в новосибирском Институте ядерной физики СО РАН. В этом институте создан и самый «яркий» на сегодняшний день генератор СИ, который в октябре 2011 г. был установлен в синхротронном центре ALBA CELLS (Испания). Его технические характеристики позволяют проводить исследования наноматериалов и быстропротекающих процессов.
Томограмма для языка
Н.С. Уртегешев
Сегодня из семи тысяч «живых» языков большая часть находится под угрозой исчезновения: по данным ЮНЕСКО, если ситуация не изменится, к середине столетия их число уменьшится в десять раз. Помочь сохранить редкие и исчезающие языки призван обширный фонетический архив, созданный благодаря содружеству академических учреждений СО РАН: Института филологии, Международного томографического центра и Института химической биологии и фундаментальной медицины.
Архив насчитывает свыше 500 цифровых рентгеновских снимков и 7,5 тыс. магниторезонансных томограмм, отражающих работу органов речи при произнесении наиболее характерных слов из более чем двадцати языков, диалектов и говоров Сибири. Столь масштабных фонетических исследований в мире еще не проводилось. Полученные данные можно использовать также и в чисто практических целях, например при разработке алфавитов для бесписьменных языков или возрождения вымерших.
Что случилось с байкальскими губками?
А.Е. Бормотов
Летом 2011 г. иркутские дайверы во время погружения вблизи о. Ольхон на Байкале обнаружили необычное явление: окраска некоторых представителей уникального семейства байкальских губок изменилась с зеленой на грязно-розовую. Как известно, зеленый цвет губке придают обитающие в ее клетках хлорофиллсодержашие зеленые водоросли. Изменение окраски свидетельствует о гибели этих симбионтов.
Выяснением причины произошедшего сейчас занимаются сотрудники Лимнологического института СО РАН (Иркутск), экспедиция которого в начале декабря выявила достаточно большую площадь распространения губок непривычной окраски.
Байкальский музей: эффект присутствия
В Байкальском музее Иркутского научного центра СО РАН, расположенном в п. Листвянка на берегу Байкала, завершились работы по созданию новой масштабной экспозиции «Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле».
Процесс зарождения и формирования котловины Байкала посетители могут увидеть буквально своими глазами — благодаря передовым мультимедийным технологиям. Незабываемый эффект присутствия создают выполненные сотрудниками музея анимации: на широкоформатных экранах запечатлен момент «Большого взрыва», за окном-монитором бревенчатой избушки бродят виртуальные медведи...
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ
Тритильные радикалы: 111 лет исканий и находок
В.М. Тормышев, И.А. Григорьев
Более ста лет тому назад состоялось знаковое для химии событие: были открыты радикалы — соединения, несущие неспаренный электрон. Эти парамагнитные органические структуры принципиально нового типа изменили представление о том, что является нормой в химии. Бурное развитие революционного метода молекулярной спектроскопии — электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) — стимулировало целенаправленный поиск новых стабильных радикалов с набором определенных свойств, которые могут использоваться в качестве спиновых меток и зондов, регистрируемых методами ЭПР.
Недавно удалось синтезировать ряд радикалов тритильного типа, которые обладают очень узким и интенсивным сигналом ЭПР, что позволяет значительно повысить чувствительность и границы применения метода. Сейчас на их основе разрабатываются методы для определения пространственного распределения кислорода в клеточных культурах и даже в целом организме. Поскольку для злокачественных опухолей обычно характерно пониженное содержание кислорода в клетках, метод можно использовать для диагностики опухолей в процессе специализированного лечения.
По следам Прометея
О.П. Коробейничев, А.Г. Шмаков
Первобытные люди начали пользоваться огнем более полумиллиона лет назад, а сегодня свыше 85 % потребляемой в мире энергии производится за счет горения. Но и качественно, и количественно этот процесс, складывающийся из тысяч разнообразных химических реакций, изучен хуже, чем многие другие природные явления.
Наиболее универсальным методом исследования горения является зондовая молекулярно-пучковая масс-спектрометрия, позволяющая отбирать пробу из пламени и идентифицировать в ней все соединения, измерять их концентрацию и пространственное распределение. Уникальная установка для зондирования пламени, созданная в новосибирском Институте химической кинетики и горения СО РАН, была использована для совместного русско-американского исследования горения фосфорорганических соединений как имитаторов боевых отравляющих газов. В этой работе, целью которой являлось обоснование метода уничтожения химического оружия, был открыт новый класс веществ-пламегасителей, на основе которых разработаны комплексные составы для огнетушителей.
Из твердого — в твердое. Механика химических превращений
А.П. Чупахин, А.А. Сидельников, А.А. Матвиенко, С.А. Чижик
Общая закономерность протекания твердофазных превращений — возникновение и релаксация в них механических напряжений; влияя на эти процессы, можно регулировать саму реакционную способность. Макрокинетическая модель, построенная на концепции обратной связи между химической реакцией и разрушением твердого тела, позволяет предсказать, на кусочки какого размера разрушится тело при реакции, что важно для практических целей. А используя в модели в качестве аналога диффузии ионов теплоотвод, удалось описать механизм формирования одного из чудес природы — базальтовой «колоннады» «Мостовой гигантов» в Северной Ирландии.
ФАКУЛЬТЕТ
Такие разные радикалы
В.А. Резников
Вторая половина XX в. характеризуется фантастическим всплеском интереса научной общественности к стабильным нитроксильным радикалам — органическим молекулам, в состав которой входит нитроксильная группа N–O, на которой и локализован неспаренный электрон. Синтез новых НР и изучение их химических свойств не является самоцелью: эти соединения используются при решении различные задачи с применением спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Метод спиновых меток и зондов сегодня широко применяется в самых разных областях химии, биологии и медицины, являясь поистине универсальным исследовательским инструментом.
ИСТОРИЯ НАУКИ
«Души отчаянной протест»
И.С. Дмитриев
Великий русский ученый Д.И. Менделеев известен всему миру как создатель Периодической системы химических элементов, однако область его интересов была гораздо шире.
Менделеев был родоначальником русской метрологической школы — именно он официально ввел в обиход применение килограмма и метра и разработал оригинальный метод взвешивания с использованием постоянной нагрузки. Немало времени уделял и почвоведению, и сельскому хозяйству, и различным проблемам экономики — от таможенных тарифов до развития нефтяной промышленности.
Что касается научного сообщества, то, будучи последним натурфилософом XIX в., великий химик фактически оказался в оппозиции многим крупным открытиям в естествознании того времени, укоряя современную ему научную мысль за то, что она слишком «запуталась в ионах и электронах». Не все он смог понять в своей эпохе, но и она не смогла в полной мере оценить его идей, тревог и прозрений, предоставив это сделать будущим поколениям исследователей — химиков, физиков, историков науки.
Один опыт выше тысячи мнений.
М.Ф. Хартанович
Первая научная химическая лаборатория в России появилась в 1748 г. благодаря шестилетним усилиям первого русского академика М. В. Ломоносова. До наших дней ее здание не сохранилась, но у посетителей Музея М. В. Ломоносова МАЭ РАН есть уникальная возможность представить, как оно выглядело более двухсот лет назад благодаря точному макету в одну десятую натуральной величины, выполненному в 1948 г.
На основании архивных и литературных источников удалось тщательно воссоздать не только внешний и внутренний облик лаборатории, но и оборудование, которым пользовался Ломоносов: лабораторные печи, весы, разнообразную химическую посуду. Чтобы создать у посетителей ощущение подлинности, детали макета и предметы интерьера были специально состарены, печи закопчены и внутрь них помещены электрические лампочки, имитирующие горячие угли.
НАУКА В КАРТИНКАХ
В 3-D реальности
И. Константинов, Ю. Стефанов, А. Ковалевский, Е. Воронин
На Международном конкурсе научной и инженерной визуализации, ежегодно проводимом журналом Science и Национальным научным фондом (США), в 2011 г. победила молодая российская компания Visual Science. Лучшей научной иллюстрацией 2010 г. было признано изображение трехмерной модели вируса иммунодефицита человека, опубликованное на обложке спецвыпуска журнала Nature Medicine, подготовленного Всемирным центром по разработке вакцин от ВИЧ.
Модель-победитель была создана на основании данных более чем ста научных публикаций по вирусологии, рентгеноструктурному анализу и ЯМР-спектроскопии. Только для моделирования мембраны вирусной частицы было использовано около 160 тыс. изображений молекул липидов восьми видов.
КНИЖНАЯ ПОЛКА. НОВИНКИ
«Химия в НГУ»
Учебные пособия для студентов и школьников
Авторы цикла пособий «Химия в НГУ», в течение многих лет занимающиеся преподаванием в Новосибирском государственном университете и исследованиями в институтах химического профиля Сибирского отделения РАН, рассчитывают, что пособия помогут студентам систематизировать и углубить свои знания по основным разделам «школьной» программы, что необходимо для успешного освоения университетского курса. Несмотря на то, что объем и уровень материала превосходит образовательные стандарты средней школы, знакомство с ним будет очень полезно и школьникам старших классов, оно поможет им открыть огромный увлекательный мир, живущий по своим строгим законам.
ЛИЦОМ К ПРИРОДЕ
Любовь с первого погружения
А. Нарчук
В фотоконкурсе «Наука — это красиво», который проводился в рамках фестиваля
«Искусство науки — 2011», второе место в номинации «Микромир» заняли работы московского программиста Андрея Нарчука, отдающего все свое свободное время съемкам дикой природы.
Это не первая победа на престижных международных и всероссийских конкурсах талантливого молодого фотографа, работы которого можно увидеть в таких популярных изданиях, как National Geographic, Digital Photo, «Нептун», «Предельная глубина» и др. Читателей нашего журнала ждут не только уникальные фотографии необычных обитателей коралловых рифов и морских глубин, но и рассказ самого натуралиста о своей «карьере» дайвера и подводного фотографа.
