Санкт-Петербургский университет
   1   2-3   4   5   6   7 
   8  9   10  11  12  13
   14  15  16  17  18  19   
ПОИСК
На сайте
В Яndex
Напишем письмо? Главная страница
Rambler's Top100 Индекс Цитирования Яndex
№4 (3790), 6 марта 2009 года
инновации

«Госпожа молекула,
предъявите ваш паспорт!..»

Отвечая в первом номере нашего журнала за этот год на вопрос о самых главных событиях прошедшего года для своего факультета, первый проректор СПбГУ по учебной и научной работе И.А.Горлинский отметил новую фазу развития работ, которые были запущены на Биолого-почвенном факультете в рамках образовательного проекта «Инновационная среда в классическом университете» по национальному проекту «Образование».

С.Ф.Бурейко

С.Ф.Бурейко

А какую роль сыграл инновационный образовательный проект в жизни других факультетов? Например, у физиков… С таким вопросом я обратилась к заместителю декана по научной работе Физического факультета профессору кафедры молекулярной спектроскопии С.Ф.Бурейко.

Сергей Федорович довольно неожиданно начал беседу со встречного вопроса: «А как вы думаете, в чем основная причина широко известного оттока нашей талантливой молодежи за рубеж? И, прежде всего, представителей естественных наук — экспериментаторов?..». Конечно, материальные интересы здесь играют большую роль. Но главная, с моей точки зрения, причина — те, кому интересно заниматься наукой и кто стремится «состояться» в ней, хотят работать в самых передовых направлениях фундаментальных исследований и на самых современных приборах и установках.

К сожалению, довольно долгое время такую возможность наши естественные факультеты предоставить своим студентам в родном Университете не могли. Ведь современный прибор для исследований в той или иной области (я буду говорить о том, что мне ближе, о физике) — это очень сложная и дорогая установка, стоимость которой часто составляет сотни тысяч долларов и даже превышает миллион. Ясно, что возможность приобретения таких приборов из средств различных источников нашего финансирования (даже объединяя проекты и гранты разных кафедр) весьма эфемерна. Поэтому эта проблема так остро и заинтересованно дискутировалась на январском заседании университетского Ученого совета при обсуждении итогов научной работы в 2008 году. Для меня несомненно, что единственный путь решения этой проблемы — участие Университета в мощных, целенаправленных и хорошо финансируемых программах.

Вот такой программой как раз и был образовательный проект «Инновационная среда в классическом университете». В его рамках у физиков было два пилотных проекта. И основная часть государственного финансирования на Физическом факультете была направлена на приобретение наисовременнейшего экспериментального оборудования известнейших мировых приборостроительных фирм. На примере одного из проектов, который назывался «Прикладные математика и физика», можно наглядно оценить, что он дал для развития учебного процесса и научных исследований.

По этому проекту было приобретено несколько приборов, успешно работающих сейчас на различных кафедрах факультета. Один из них — первый в российских вузах инфракрасный Фурье-спектрометр Bruker IFS125 HR, последняя модель в серии приборов, которые выпускает всемирно известная фирма «Брукер». Именно к этому спектрометру в огромный зал крупного оборудования кафедры молекулярной спектроскопии мы и пришли с С.Ф.Бурейко. Отличительная особенность гигантского прибора — рекордно высокое разрешение, то есть способность детальной регистрации тонкой структуры спектра, отражающей мельчайшие детали, характеризующие свойства молекул или их комплексов. Это дает возможность выяснить детальную природу процессов взаимодействий молекул.

Профессор Сергей Федорович Бурейко рассказывает:

— Спектр в понимании физика (а я говорю сейчас об оптическом спектре) — некий набор регистрируемой информации, который говорит о тех или иных свойствах вещества или о характеристиках процессов, которые проходят с участием молекул этого вещества. Я бы сопоставил спектр с таким имеющимся у каждого человека документом, как паспорт. Прежде всего, он «отождествляет» объект: получив спектр молекулы, я могу сказать, к какой группе соединений (спирты, кислоты, эфиры и т.д.) она принадлежит. Дальше в «паспорте» есть «регистрация» (или «прописка» по-старому): спектр позволяет узнать, в каком состоянии находится молекула, как она «внедрена» в структуру раствора или твердой фазы. Наконец, «отметка о семейном положении» — по спектру мы можем судить, связана ли молекула с какими-то другими, образуется ли комплекс и какой он структуры. Или она не взаимодействует с «соседями» и одинока. Это, конечно, шутка, но она позволяет при первом знакомстве со студентами, появляющимися на кафедре, объяснить весьма наглядно, чем мы занимаемся.

Новый спектрометр позволяет работать в инфракрасной (невидимой глазу) области электромагнитного излучения. Именно в ней лежат наиболее характерные для отождествления молекулы и ее состояния колебательные и вращательные спектры (то есть имеющие своей причиной колебания или вращение молекул). Например, у молекулы воды два водорода связаны химической связью с одним атомом кислорода. Помимо общеизвестных химических связей протонов существуют более слабые взаимодействия — так называемые водородные связи. Вода в нормальном жидком состоянии связана сеткой водородных связей — кстати, без них и наша жизнь была бы невозможной. По этим связям происходит постоянная миграция протонов, «переносящих» команды и информацию по всему организму. Замечу, что лауреат Нобелевской премии по физике швед К.М.Зигбан выдвинул гипотезу о том, что мутации в организме связаны с нарушением именно механизма движения протонов по водородным связям человеческого организма. Межмолекулярные взаимодействия — от самых слабых до сильных, сопровождающихся явлением перехода протона, — одно из основных направлений исследований нашей кафедры.

— Спектроскопия нужна для того, чтобы понять, как молекулы взаимодействуют между собой, — объясняет Руслан Евгеньевич Асфин, молодой научный сотрудник кафедры молекулярной спектроскопии, успешно защитивший прошлым летом кандидатскую диссертацию. — И если раньше возможные проявления взаимодействий устанавливались только экспериментальным путем, то теперь, получив богатую информацию с прибора, можно и «подумать» — просчитать потенциалы, предсказывать вещества с наперед заданными свойствами.

Последняя задача, которую мы выполнили на этом приборе — измерили тонкий спектр молекулы СО2. Оказалось, что далекие вращательные линии молекулы прекрасно всем известного углекислого газа достаточно плохо описаны в литературе. Сейчас пишем статью по этому вопросу, задумываемся о наблюдении молекулы ОСS (когда один атом кислорода в углекислом газе замещен атомом серы) и исследовании межмолекулярных взаимодействий с ее участием. До сих пор идут дискуссии: яд это или нет? Считается, что это вредная примесь, но она есть в окружающей атмосфере — и чтобы ее четко определять, можно как раз использовать хорошо разрешенные спектры. Мы очень рады, что с этого года кафедра будет вести исследования по выигранному конкурсному проекту Рособразования в рамках программы «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2010 годы». И, конечно, мы это будет делать с использованием нового спектрометра.

Инфракрасный Фурье-спектрометр находится на кафедре молекулярной спектроскопии. Но все подобные приборы рассматриваются на факультете как оборудование учебно-научных центров коллективного пользования. И вот только один пример: 2 января сотрудникам кафедры физики атмосферы под руководством заведующего лабораторией А.В.Поберовского удалось впервые в России измерить спектры солнечного инфракрасного излучения с очень высоким разрешением (0.002 см–1), которого позволяет достичь этот спектрометр. Измерения такого излучения проводятся в нашей стране и в мире уже многие десятки лет, но отсутствие современных аппаратов в России не давало возможности регистрировать содержание в вертикальном слое атмосферы многих важных парниковых и озоноразрушающих газов. Информация об этом событии (а это — несомненно, высокое достижение нашей науки) размещена на сайте Физического факультета http://www.niif.spbu.ru/science/page1.html Наблюдения теперь будут вестись относительно регулярно (хотя и зависят, к сожалению, от устойчивости солнечной погоды над городом).

В заключение профессор С.Ф.Бурейко подчеркнул, что прибор используется и будет использоваться отнюдь не только для научных исследований, проводимых преподавателями и научными сотрудниками факультета:

— К работе привлекаются студенты и аспиранты — ведь темы их курсовых и бакалаврских работ, магистерских и кандидатских диссертаций напрямую связаны с научными исследованиями их руководителей. Летом прошлого года студентка Нина Зиновьева на «отлично» защитила бакалаврскую работу, выполненную по материалам, полученном на этом приборе. И необычайно важно, что теперь наши студенты могут работать на самом современном оборудовании. Будем надеяться, что это приведет еще к более высокому уровню их подготовки.  

Ксения Капитоненко
Фото Сергея Ушакова

© Журнал «Санкт-Петербургский университет», 1995-2009 Дизайн и сопровождение: Сергей Ушаков