Продвижение на пути решения проблемы рака, хранение водорода как топлива и развитие космических аппаратов — вот примерный список тех прикладных задач, которые надеются выполнить с помощью полученных грантов Правительства Российской Федерации (их еще называют мега-грантами) и иностранных коллег сибирские ученые. О том, что конкретно планируется сделать на выделенные 90 миллионов рублей (по 30 в течение трех лет) рассказывают директор Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН академик Игорь Федорович Жимулев, директор Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН член-корреспондент РАН Владимир Петрович Федин и заместитель директора Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, заместитель заведующего кафедры аэрофизики и газовой динамики физического факультета НГУ Анатолий Александрович Маслов.
Игорь Жимулев: «Профессор Римского университета Ла Сапиенца Маурицио Гатти, очень крупный итальянский ученый, с которым я знаком с 1984-го года, предложил создать лабораторию по изучению механизмов деления клетки. Любой рост органов происходит как раз через такое деление. Естественно, нужно следить за тем, чтобы оно шло правильно, в соответствии с наследственной программной, не выбиваясь ни в плюс, ни в минус. Если же все начинает идти бесконтрольно, то образуются всем известные формы рака: это нормальные человеческие клетки, но они делятся чаще и дольше, чем надо. Поэтому ученые сейчас ищут различные подходы, которые позволяют регулировать вышеозначенные процессы. Есть такой молекулярный механизм, «растаскивающий» хромосомы на две части: формируются нити совершающие это под «руководством» генов. Так вот, если, например, посмотреть на деление клеток и остановить работу именно этой схемы, то обе клетки, не обретя нужных хромосом, погибнут. Поэтому можно пойти по такому пути. Словом, мы планируем создать вместе с профессор Гатти лабораторию, которая начнет заниматься процессом молекулярного контроля деления клетки. В ИМКБ СО РАН, надо сказать, идет работа по онкологическим тематикам, но с других сторон.
Разумеется, нам будет очень приятно и полезно поработать с нашим итальянским гостем. Тематики такой у нас нет, и привлечение профессора Гатти крайне выгодно. Он передаст нам то, что знает, поможет сделать публикации, которые мы бы сами не сделали (но сделали бы другие, не хуже!), обучит наших сотрудников. Кроме того, это замечательная практика в английском языке».
Владимир Федин: «В ИНХ СО РАН будет создана лаборатория, которую возглавит декан химического факультета из Университета Ноттингема профессор Мартин Шредер. Это выдающийся химик современности, он опубликовал огромное количество статей.
Название нашего исследования — «Пористые металл-органические координационные полимеры: от фундаментальной науки к новым функциональным материалам» Таким образом, можно понять: конечная цель работ заключается в том, чтобы получить эти самых материалов, а также поспособствовать в решении действительно глобальных проблем человечества.
Термин «металл-органические» состоит из двух слов: в основаниях соединения находятся частицы металла, скрепленные между собой «мостиками» из органических веществ. Очень легко (нужно объединить два компонента) получается красивая и ажурная конструкция, но самое интересное в ней — не то, что образует каркас, а пустоты, которые имеются внутри него. Отсюда и еще одно определение: пористые. Это новая область науки — публикационная активность по ней начинается только с 2000-го года, и очень крупные и передовые лаборатории во всем мире работают в данном направлении.
Почему столь огромен интерес к таким соединениям? Из-за перспективных применений. Во-первых, это новые материалы для хранения летучих газов (водорода, метана, ацетилена): если у вас есть какие-то молекулы, которые подходят, чтобы занимать вышеозначенное пустое пространство, то пористая структура будет отлично их сорбировать. Другая область использования — селективная сорбция. Промышленность тратит много сил, чтобы разделить получившуюся в химическом процессе смесь веществ. Можно подобрать такие соединения, которые будут очень выборочно включать частицы определенного сорта: это легко, а, главное, дешево.
Более конкретный пример: считается, что энергетика будущего — водородная. Встает проблема хранения этого газа. В настоящее время металл-органические соединения являются для него лучшими сорбентами. Идея очень простая: вы берете уже стандартно разработанные баллоны, заполняете их нужным веществом, и у вас появляется возможность держать в них гораздо большее количество водорода.
Новая лаборатория будет создана на базе моей, в ней, кстати, очень много молодежи. Плюс еще по два аспиранта дадут еще две другие. Мы надеемся, что в результате выполнения этого проекта нам удастся поднять наши исследования на более высокий уровень. Кроме того, хочется посмотреть, как будет организовывать лабораторию выдающийся ученый».
Анатолий Маслов: «Сама организация работы по сравнению с двумя предыдущими институтами у нас немного разная. Если у них это какие-то новые темы, которые начали развиваться в последнее время, то в нашем мега-гранте речь идет об уже достаточно давно начатых исследованиях, вышедших из ИТПМ СО РАН. Связаны они с численными и экспериментальными исследованиями неравновесных течений с приложением в космической технике. Работы будет возглавлять американский ученый русского происхождения: доцент-исследователь Университета Южной Калифорнии Сергей Феликсович Гимельшейн.
Парадигма исследований в космических задачах в последнее время изменилась, и она отличается от того, как проводятся эксперименты в аэродинамике, когда мы создаем летательный аппарат или самолет. Сейчас больше внимания уделяется теоретически-расчетным вещам: надо сделать все так, чтобы экспериментальная часть, очень дорогая, не была бы очень большой. Кроме того, создать на Земле условия, как в космосе, практически невозможно: огромные тепловые потоки, скоростные напоры. Соответственно, на первый план выходят численные методы, способность создать коды, чтобы посмотреть обтекание летательного аппарата и предсказать его соответствующие характеристики.
Основных направлений исследований у нас заявлено три. Во-первых, это аэротермодинамика перспективных космических систем. Они выглядят или ужасно сложными и большими, или очень простыми конфигурациями, и в отдельных местах этих летательных аппаратов возникают очень сложные течения, которые надо понимать. Во-вторых, то новое, что привнес Сергей Гимельшейн — химические и электрические ракетные двигатели. И, наконец, третье направление. Здесь мы переходим к другой теме: можно сохранить много денег, если не создавать огромные станции, спутники и платформы, несущие те или иные передатчики. Развитие науки и полупроводниковых технологий позволяет сделать очень маленькие и компактные передающие устройства, тогда и «несущую» аппаруру можно делать небольших размеров. Например, мини-спутники (100 килограмм), или нано-(всего 1). Для того, чтобы ими управлять, нужны микродвигатели, соответственно, нужно изучать и микротечения. Когда все воздушные потоки размещаются на электронном стекле микроскопа — для нас это непривычно.
В итоге, по окончании проекта, кроме научного продукта, который мы получим, у нас останутся мощные вычислительные программы, ориентированные на суперкомпьютеры и позволяющие считать различные течения. Мы сможем модернизировать или даже перестроить наше наземное оборудование.
Подготовила Екатерина Пустолякова
Фото: Ю.Позднякова
