В рамках Дней науки и культуры Республики Татарстан в новосибирском Академгородке прошел научно-практический семинар лауреатов научных премий для молодых ученых Сибири и Татарстана. Доклады были посвящены разным направлениям современной науки: от истории и археологии до биотехнологий и квантовых систем.
Доцент кафедры физической химии Казанского федерального университета доктор химических наук Михаил Искандерович Ягофаров рассказал о компенсационном соотношении в термодинамике сольватации и комплексообразования органических неэлектролитов: «Под сольватацией подразумевается переход соединения из газовой фазы в раствор при бесконечном разведении. При этом появляются коллективные взаимодействия молекулы растворителя и растворяемого вещества. Степень протекания процесса вплоть до наступления равновесия характеризуется величиной “изменение энергии Гиббса”, она обусловливает положение равновесия, например соотношение между количеством связанных и свободных молекул. Компенсационное соотношение влияет на множество практических важных вопросов, в частности на проблему поиска лекарств, которые бы эффективно связывались с мишенью — белками болезнетворных организмов. По результатам всей нашей работы было показано, что существует компенсационное соотношение общего вида для термодинамики межмолекулярных взаимодействий, оно не зависит от структуры молекул и типов их взаимодействия».
Ведущий научный сотрудник Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН доктор геолого-минералогических наук Константин Александрович Кох выступил с докладом об экспериментальных решениях в синтезе и росте кристаллов функциональных материалов. Ученый пояснил, что существует два основных метода получения монокристаллов: метод Чохральского и метод Бриджмена. Их объединяет то, что это расплавные методики, но у них есть принципиальное отличие — по геометрическому соотношению системы расплава кристаллов относительно вектора силы тяжести. «В нашем новом подходе выращивания кристаллов мы предлагаем в печи Бриджмена создавать перегретое пятно, которое будет перегревать жидкость вблизи фронта кристаллизации и заставлять ее всплывать. Затем конвектируемую ячейку можно вращать в расплаве и сильнее перемешивать. Нашим методом заинтересовались коллеги из Иркутска для получения поликристаллического кремния, используемого в солнечных батареях», — отметил Константин Кох.
Об Инжиниринговом центре глубокой переработки продуктов и вторичного сырья агропромышленного комплекса рассказал заведующий кафедрой химической кибернетики Казанского национального исследовательского технологического университета доктор технических наук Денис Владимирович Тунцев. «Основные направления нашей деятельности — кормовые препараты для сельскохозяйственных животных, включая пищевые порошки, инжиниринговые технологии и биологическая очистка сточных вод. Сегодня мы открываем новый проект по созданию материалов и продуктов из технической конопли. Ее глубокая переработка представляет собой перспективное направление для химической, пищевой и текстильной промышленности. Растение обладает уникальными свойствами и позволяет создавать инновационные продукты с высокой добавленной стоимостью, а также способно заменить традиционные материалы. Проект в первую очередь направлен на формирование эффективных технологий комплексной переработки технической конопли и в дальнейшем на занятие лидерских позиций в сфере глубокой переработки растения», — сказал Денис Тунцев.
Ведущий научный сотрудник Новосибирского государственного аграрного университета кандидат биологических наук Екатерина Валерьевна Гризанова говорила о способах повышения эффективности биологических инсектицидов для борьбы с насекомыми-вредителями. Исследовательница отметила, что поиск новых агентов грибных и бактериальных заболеваний насекомых представляет собой важное направление научной деятельности в области защиты растений. «Немаловажно повышение эффективности существующих препаратов, фундаментальное изучение механизмов резистентности насекомых при постоянном использовании определенных препаратов, а также поиск биологических агентов для стимулирования роста растений. На сегодняшний день мы теряем до 30 % урожая из-за комплекса вредных организмов, включающих болезни растений, насекомых и других вредителей. Чтобы бороться с негативными воздействиями, используются различные методы — от ручного сбора колорадского жука до химических средств защиты растений. Такие средства токсичны и остаются в некотором количестве в производимой продукции. Поэтому создание биологических препаратов вызывает интерес со стороны государства. Например, одним из ярких представителей для биологического контроля численности насекомых считается бактерия Bacillus thuringiensis, которая во время вегетативного роста образует белковый эндотоксин, обладающий высокой специфичностью по отношению к различным видам и отрядам насекомых. При этом токсичной опасности для человека эти бактерии не представляют. Сегодня уже создано несколько препаратов на основе Bacillus thuringiensis», — рассказала ученая.
С докладом «Фотоника — драйвер прогресса современного мира» выступил заведующий кафедрой радиофотоники и микроволновых технологий Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева доктор технических наук Артём Анатольевич Кузнецов. «Под фотоникой мы понимаем круг задач, связанных с обработкой, передачей и хранением сигнала с использованием оптических технологий. Один из наших проектов посвящен разработке сверхлокальных волоконных сенсоров для контроля параметров биологических объектов. Особенность данного сенсора заключается в том, что чувствительная область порядка 10 микрон, в отличие от существующих квантовых сенсоров, обладает более низкой стоимостью. Также у нас есть серия проектов по волоконно-оптическим информационно-измерительным системам, которые впервые в Республике Татарстан были внедрены в опытную эксплуатацию. Значимым проектом для Республики Татарстан можно назвать спутник КАИ-1, запущенный в космос в 2022 году», — отметил Артем Кузнецов.
Старший научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН кандидат химических наук Елизавета Викторовна Лидер рассказала о дизайне разнолигандных комплексов меди (II) и изучении их цитотоксических свойств на 2D- и 3D-клеточных моделях. «К практическим задачам наших исследований относятся онкологические заболевания. Сегодня вперед продвинулась диагностика онкологии, что позволяет успешнее применять различные методы лечения. Химики работают над препаратами, которые имеют активность, аналогичную цисплатину, но не обладали бы его значительными побочными эффектами. В ходе поиска препаратов, которые не содержат в своем составе тяжелые металлы, такие как платина и палладий, внимание ученых-химиков привлекают соединения, имеющие в составе медь. Медь присутствует в организме человека и не оказывает сильного токсического эффекта, а протиовоопухолевые препараты на ее основе могут считаться инновационными. Сегодня соединения с комплексом меди проходят клинические испытания. Помимо синтеза таких соединений, мы также их анализируем, устанавливаем структуру», — пояснила исследовательница.
Доцент Новосибирского государственного университета доктор исторических наук Валентин Леонидович Портных рассказал о перспективах исследования «перемещенных культурных ценностей». «Недавно я с удивлением узнал, что в библиотеке Томского государственного университета хранятся трофеи, относящиеся к Средневековью, которые были вывезены из послевоенной Германии: четыре рукописные книги, подборка грамот, касающихся экономической истории Германии XIV века. Эти материалы — часть очень большой коллекции рукописей и архивных записей Люмберга, Гамбурга и Гриммена. Как оказалось, ими практически никто не занимался, так как в Сибири историческая наука в основном ориентирована на регион», — отметил Валентин Портных.
Среди этих ценностей есть, например, делопроизводственная книга городского управления города Люмберга XIV века. В ней содержатся хозяйственные записи, списки членов городского совета. Эта рукопись заполнялась постепенно, она была начата в 1318 году и велась на протяжении всего века, некоторые записи сделаны позднее, в XV и XVI веках.
«Я углубился в изучение сюжета о том, как этот трофейный груз оказался в Советском Союзе и какова была его судьба. В 1946 году его вывезли из Восточной Германии в Ленинград, потом часть отдали ГДР, а другую отправили в Москву. Что-то попало в составе груза с печатными книгами в Томск в 1980 году. После войны некоторые вещи оказались в Грузии и Армении. В 1990-е годы большая часть ценностей была возращена в Германию, — прокомментировал Валентин Портных. — Этот частный случай выводит нас на общие проблемы, которые раньше не изучались: алгоритм выборки трофеев в Германии, алгоритм вывоза, вопрос согласования действий различных ведомств. При каких обстоятельствах часть груза осталась в СССР? Почему это не привело к международному скандалу? Зачем вообще были нужны трофеи? Как сильно их ценили? Насколько тщательно их хранили и описывали? Пока вопросов больше, чем ответов».
Доклад заместителя директора Института археологии им. А. Х. Халикова Академии наук Республики Татарстан кандидата исторических наук Рузиля Раильевича Саттарова был посвящен межкультурным контактам оседлого населения Западного Приуралья во II в. д. н. э. — V в. н. э. В основном речь шла о пьяноборской археологической культуре. В настоящее время известно около 350 ее памятников: городища, укрепленные поселения, могильники.
Установлены связи пьяноборской культуры с саргатской культурой из Сибири. Кинжалы поступали во II—I в. д. н. э. — I в. н. э. от кочевников-сарматов благодаря взаимодействию со степным населением. Также в памятниках пьяноборской археологической культуры были найдены мечи китайского происхождения, имеющие бронзовые перекрытия, характерные для эпохи Хань. Ученые предполагают, что пьяноборское население контактировало с Китаем опосредованно через кочевников-сарматов и торговые пути. Обнаружены также бусы, происходящие из городов Северного Причерноморья, стеклянные чаши, связанные с Римом. «Анализ всей совокупности предметов импорта показал, что население пьяноборской культуры, находясь вдали от развитых древних цивилизаций, не оставалось в стороне от общекультурных тенденций и исторических событий на рубеже эр. В первых веках нашей эры для него был характерен широкий спектр межкультурных контактов: от родственных до торговых и военных», — подытожил Рузиль Саттаров.
Заведующий лабораторией биофотоники НГУ кандидат физико-математических наук Александр Ефимович Москаленский рассказал о прикладных разработках в сфере оптических технологий в биомедицине. Одно из направлений лаборатории посвящено созданию фотоактивированных доноров оксида азота. «Молекулы оксида азота имеют много биологических функций, в частности они позволяют поддерживать нормальный тонус сосудов. Однако при некоторых заболеваниях концентрация оксида азота может либо превышать физиологический уровень, либо, наоборот, понижаться, и это необходимо корректировать. Сейчас в медицине нет методов, позволяющих это сделать. Мы пытаемся контролировать концентрацию оксида азота с помощью света, используя специальные соединения с красителями. У нас есть линейка таких соединений», — отметил Александр Москаленский.
Серьезная проблема существующих красителей — плохая растворимость в воде, и ученые НГУ разрабатывают способы, позволяющие преодолевать это затруднение. Например, силиконовые оболочки, не пропускающие краситель, или специальные инженерные системы, способные отделять раствор с красителем от среды, в которой нужно создать определенную концентрацию оксида азота. «Также мы разрабатываем прибор для анализа клеточных культур. В биотехнологиях важно проводить мониторинг размножения бактерий, чтобы знать, когда уже пора извлекать продукт из реакции. Существующие датчики пока только импортные и достаточно дорогие, поэтому мы нацелились на создание собственного», — рассказал Александр Москаленский.
В докладе научного сотрудника кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Казанского федерального университета кандидата физико-математических наук Фадиса Фаниловича Мурзаханова речь шла о перспективных платформах для квантовых технологий на основе оптически инициализируемых спиновых дефектов в полупроводниках. «Сегодня суперкомпьютеры еще не способны решить очень много практических задач в области физики, биологии, медицины. Необходим новый подход — это применение квантовых битов, или кубитов, которые используют два свойства прямиком из квантовой механики: суперпозицию и квантовую запутанность. Такие технологии перспективны для квантовой сенсорики, передачи информации, криптографии. На данный момент существует уже более десяти предложенных платформ, — отметил Фадис Мурзаханов. — Мы же в нашей лаборатории исследуем кубиты на центрах окраски, которые представляют собой вакансионные дефекты. То есть мы берем кристалл, изначально чистый, беспримесный, облучаем потоком электронов, протонов, а затем проводим процедуру по температурному отжигу. Эти дефекты обладают очень интересными свойствами: они очень гибкие в плане внешних воздействий. Ими можно управлять с помощью микроволнового, радиочастотного и оптического излучения».
Старший научный сотрудник Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Сергей Владимирович Ращенко рассказал о кристаллохимии высоких давлений в задачах геологии и материаловедения. «Большая часть вещества нашей Земли во Вселенной находится в условиях высоких давлений. От того, как под воздействием давления меняются свойства вещества, зависит, как наша планета функционирует, как движутся континенты, появляются вулканы, образуются полезные ископаемые. С точки зрения материаловедения давление — это интересный термодинамический параметр, которым можно регулировать функциональные свойства материалов, например особенности люминесценции, высокотемпературную сверхпроводимость», — отметил Сергей Ращенко. То, как давление влияет на свойства вещества, специалисты изучают на алмазных наковальнях, а в дальнейшем планируют углубить эти исследования с помощью синхротронного излучения на ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов», в создании оборудования для которого принимают активное участие.
Среди последних результатов лаборатории — изучение стабильности метана в условиях высоких давлений и температур в контексте астрофизики. Ученые показали, что метан не способен разлагаться при таких параметрах, а значит, на Уране и Нептуне невозможно образование залежей гигантских алмазов. В другой серии экспериментов специалисты исследовали поведение карбонатов в условиях мантии Земли и сделали выводы, что их можно стабилизировать и рассматривать в качестве интересных новых материалов. Также ученые показали, что высокое давление часто вызывает в кристаллах такое явление, как несоразмерная модуляция, из-за чего в структуре вещества могут проявлять аномалии тепло- и электропроводности.
Кирилл Сергеевич, Диана Хомякова
Фото Кирилла Сергеевича
