Сегодня - 26.02.2020

Как дышат кристаллы

09 декабря 2011

Ксения МарюнинаМы продолжаем рассказывать о победительницах стипендиальной программы Л’Ореаль – ЮНЕСКО. Научный сотрудник Международного томографического центра СО РАН кандидат химических наук Ксения Юрьевна Марюнина рассказала COPAH.info о «дышащих» кристаллах, за изучение которых она и получила стипендию.

- Почему Вы решили участвовать в этом конкурсе?

- Я уже давно знала о международном конкурсе для женщин в науке, который проводит Л’Ореаль – Юнеско, и когда, пять лет назад появился национальный конкурс при поддержке РАН, я сразу же отправила заявку. Почти каждый год я подавала документы на него, и в этом году вошла в число победителей.

- Много ли времени ушло на написание заявки?

- Нет, конкурс не требует заполнения большого количества документов, нужно только отправить заполненную анкету: краткую автобиографию и список трудов. У меня это заняло около часа. Конкурс широко анонсируется, поэтому анкету легко найти.

- Должно ли быть в науке выделение каких-то отдельных групп: женщин, молодых ученых?

- Мне, конечно, как женщине приятно, что существует такая стипендия. Но, я думаю, перед наукой все равны, по крайней мере, в моем окружении нет такого, чтобы мужчины давили своим авторитетом, мне они только помогали.

- А как же постоянный выбор семья или карьера?

- Я пока не столкнулась с такой проблемой… Но надеюсь, что мне удастся совмещать воспитание детей со своими творческими планами. Научную работу можно не прекращать и в декретном отпуске, например, систематизировать и анализировать ранее полученные результаты.

- Расскажите подробней про Вашу работу?

- Я работаю в лаборатории многоспиновых координационных соединений, где проводятся исследования в сфере дизайна новых типов магнитно-активных материалов на основе соединений переходных металлов (например, меди, никеля и т.д.) со стабильными нитроксильными радикалами (сложными молекулами - носителями неспаренных электронов). В отличие от материалов на основе сплавов или оксидов металлов структура получаемых молекулярных магнетиков насыщена органическими компонентами, поэтому они, более легкие, прозрачные, не проводят электрический ток, и для их синтеза не нужны экстравысокие температуры. В ходе разработок веществ, проявляющих магнитные свойства в «обычном» их понимании, постоянно выявляются группы соединений, не имевшие ранее каких-либо аналогов и обладающих совершенно новыми физическими характеристиками. Мои научные интересы лежат в области исследования именно таких уникальных объектов и связаны с изучением «дышащих» кристаллов.

"Дышащие" кристаллы- Почему «дышащие»?

- При изменении температуры или облучении данные соединения претерпевают фазовые превращения, сопряженные с резкими или плавными, иногда многоступенчатыми изменениями магнитных свойств. Они сопровождаются достаточно серьезными трансформациями структуры твердой фазы: меняется объем, линейные размеры, длины связей. Удивительно, что все внутрикристаллические движения происходят настолько согласовано, что сами кристаллы остаются целыми: не ломаются, не рассыпаются в порошок. Мы проводили эксперимент, в ходе которого 10-15 раз нагревали и охлаждали один и тот же образец, он не разрушился и сохранил свои свойства. Поскольку процесс сжатия-расширения при повторении циклов нагревания и охлаждения похож на изменение объема грудной клетки во время дыхания, такие кристаллы получили название <<дышащие>>. Это уникальное свойство позволяет исследовать структурные изменения в ходе таких твердофазных превращений и дать объяснение проявляющимся магнитным аномалиям.

- Насколько сильно изменяется кристалл?

- Мы обычно приводим такой пример. Представьте, что нужно взять карандаш, длиной 10 сантиметров, сжать до 9 сантиметров. Конечно, он сломается. А кристаллы не ломаются, хотя в процессе таких переходов мы фиксируем изменение объема от 4 до 12 %.

- Как давно известно это явление?

- В нашей лаборатории первая статья была опубликована в 2001 году, обнаружили этот эффект раньше - в 1998. Впервые соединение с такой магнитной аномалией обнаружил наш коллега в Центре ядерных исследований г. Гренобль профессор Поль Рэ, но сложность заключалась в том, что их кристаллы в процессе фазового превращения ломались и растрескивались, соответственно, возникали трудности при интерпретации магнитных свойств. Нам в этом отношении повезло больше, поскольку наши кристаллы не разрушаются. Мы активно занялись разработкой данного направления, в результате нашим исследовательским коллективом к настоящему времени получено самое большое семейство подобных соединений.

- Сейчас модно спрашивать про практическое применение исследований?

- До практического применения еще далеко. Это явление было обнаружено случайно: сейчас мы изучаем и описываем его. Пока мы поняли, как структурные подвижки связаны с магнитными аномалиями, и учимся посредством химической модификации управлять этим явлением, например, температурой фазового превращения, амплитудой изменения магнитных свойств и другими характеристиками. Когда и где это можно будет использовать непосредственно в виде какого-либо изделия, сказать сложно. Это фундаментальное исследование, оно способствует интеграции научной общественности: мы обмениваемся образцами и результатами научных исследований, появляются новые проекты, спектр проводимых исследований постоянно расширяется, их уровень все время растет. Ведущие специалисты используют наши экспериментальные данные для сопоставления со своими квантово-химическими расчетами, проверяют на практике свои теоретические выкладки, ставят необычные эксперименты, в ходе которых выявляются новые интересные особенности «дышащих» кристаллов.

Подготовила Юлия Позднякова

Фото: Святослав Толстиков (Международный томографический центр СО РАН)
Видео: из архива К. Марюниной   

Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 vote)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus