В научно-образовательном центре «Наноразмерная структура вещества» физфака ЮФУ открылась студенческая лаборатория «Нанодизайн: физика, химия, компьютерное моделирование», где установлен единственный в Европе спектрометр Rigaku R-XAS.

Что за Ригаку такой?..

Людям, далеким от науки, название установки ни о чем не говорит. Но уж о существовании молекул и атомов слышали все. Так вот, с помощью спектрометра Rigaku можно измерить структуру разных веществ, даже таких, которые нельзя исследовать и разглядеть и с электронным микроскопом. Микроскоп «показывает» всего лишь поверхность, а спектрометр позволяет заглянуть внутрь вещества.

— Недавно из Японии нам прислали для исследований образцы разбавленных магнитных полупроводников, — рассказывает аспирант, руководитель студенческой лаборатории Александр Гуда. — Часть работ мы провели в Берлине, а на нашей установке получили результаты спектрального анализа. С помощью спектроскопии и компьютерного моделирования мы определяем локальную атомную и электронную структуры полупроводников. Такая информация необходима для выяснения природы их магнитных свойств. 

— Неужели у японцев нет такой установки? — удивляются гости, прибывшие в лабораторию на презентацию.

— Есть, но с более скромными возможностями, — вступает в разговор директор НОЦ, доктор физико-математических наук, профессор Александр Солдатов. — А мы, благодаря фонду целевого капитала нашего университета, смогли приобрести полный комплект.

Работа на спектрометре доверена студентам физфака, но проводить исследования на новой установке могут также студенты химического, биологического, геологического факультетов университета. А вообще лаборатория предназначена как для школьников (кстати, самому юному ученику — 15 лет), так и для докторантов. В перспективе планируется придать ей статус международной — здесь смогут проводить эксперименты зарубежные студенты и ученые.

Диалог профессионалов

Новая установка успешно помогает в научных поисках. Валентина Шматко, аспирантка физфака, под руководством доцента Галины Яловеги исследует углеродные нанотрубки. Эта работа ведется совместно с учеными из института проблем химической физики г. Черноголовки.

— Конечная цель, — говорит Галина, — распознать фундаментальные закономерности влияния геометрической и электронной структуры на свойства объектов.

— Тот же графен может гнуться. Как вы хотите изменить структуру? — интересуется ректор ЮФУ Владислав Захаревич. И начинается диалог специалистов:

— Мне непонятен механизм. Ведь в некоторых осях вы ее не измените.

— Мы исследуем механизмы функционализации природных структур с добавлением к ним каких-то других атомов, — объясняет Галина.

— То есть вы берете структуру качественную, а не пространственную, — уточняет Владислав Георгиевич. — Теперь понятно.

Я же задаю не научный, а вполне бытовой вопрос:

— В магазинах стали появляться кастрюли и даже унитазы, изготовленные по нанотехнологиям. Может ли такое быть на самом деле?

— Это, скорее, пиар, — смеется Александр Гуда. — Сомнительно, чтобы на унитазе  было нанопокрытие. Это слишком дорогое удовольствие. В будущем так, возможно, и будет, а пока наночастицы используются в косметике, чистящих средствах, лекарствах.

Новые препараты

Как раз в направлении фармацевтики работает аспирант Михаил Солдатов. А точнее, он исследует локальную атомную и электронную структуры золотосодержащего комплекса, направленного на создание противораковых препаратов нового поколения.

— Все дело в том, что разновидностей раковых клеток чрезвычайно много, — говорит Михаил, — и не все они восприимчивы к современным лекарствам. Именно поэтому ученые пытаются создать препарат, который бы обладал эффективностью против видов раковых клеток, не поддающихся обычному лечению.

— Исследуя локальную атомную и электронную структуру золотосодержащего комплекса, — продолжает Михаил, — можно ближе подойти к ответам на вопрос: почему этот препарат активен против определенных разновидностей раковых клеток, и какой биохимический механизм лежит в основе его действия.

В двух странах одновременно…

Но это не все, чем удивили молодые специалисты. Вот, например, методики моделирования с использованием персонального суперкомпьютера, работающего в масштабе параллельных вычислений. К работе на таком компьютере можно подключиться из любой другой страны. Сейчас на стажировке за границей находятся четверо молодых специалистов — обладателей президентских грантов, которые продолжают свои эксперименты на суперкомпьютере. 

А спектр исследований в научно-образовательном центре широк. Студент Александр Чайников занимается исследованием белка, влияющего на ход болезни Альцгеймера, Ирина Родина изучает условия формирования минералов земной коры, аспирантка Светлана Сучкова определяет оптимальную структуру материалов для преобразования солнечной энергии. И это далеко не все имена талантливых специалистов. Все они постоянно принимают участие в международных и отечественных нанофорумах, на которых получают призовые места. Что и отметил ректор ЮФУ В. Захаревич, высоко оценив работу научно-образовательного центра.

А студенты и аспиранты не собираются сдавать позиций. Пусть не они открыли графен — одноатомный углеродный слой из двумерных шести­угольных «сот», но ведь есть и другие атомы… И, как знать, возможно, кому-то из ребят случится выявить еще новое вещество, превосходящее даже графен. Или… Поверьте, их имена мы еще услышим.