То, чего не может быть

Нобелевские страсти к среде – времени, когда традиционно объявляются лауреаты премии по химии, – существенно поутихли. Если с наградой по медицине была связана вполне мелодраматическая история, а триумфаторов-физиков угадать заранее никто не смог, то именно с химией все обстояло донельзя просто и предсказуемо.

#{image=562950}Стоит надеяться, что оправданные ожидания – лишь небольшая передышка перед вручением самых скандальных Нобелевских наград: по литературе, экономике и за вклад в дело мира.

Израильский ученый Дэниэл Шехтман назывался многими экспертами в качестве одного из наиболее очевидных кандидатов на Нобелевскую премию и за открытие квазикристаллов получил награду вполне предсказуемо. Смысл открытия, сделанного Шехтманом, как сообщает Нобелевский комитет, состоит в том, что кристаллы могут быть образованы из «не повторяющихся структур». Эта «арабская мозаика» еще в середине XX века считалась просто невозможной, но в 1982 году Шехтману, исследовавшему быстроохлажденный сплав алюминия и марганца, удалось увидеть квазикристаллы, описать их, а затем добиться признания правоты своей теории. Ранее считалось, что во всех твердых веществах атомы образуют пусть и разные, но типологически схожие «решетки»: симметричные, повторяющиеся структуры.

Позднее выяснилось, что с квазикристаллами физики сталкивались задолго до их официального открытия, в частности в 1940-х годах при изучении дифракции Дебая – Шерера на зернах интерметаллидов в алюминиевых сплавах. Однако в то время икосаэдрические (в форме правильного выпуклого многогранника – прим. ВЗГЛЯД) квазикристаллы были ошибочно идентифицированы как кубические кристаллы с большой постоянной решетки. В настоящее время известны сотни видов квазикристаллов, имеющих точечную симметрию икосаэдра, а также десяти-, восьми- и двенадцатиугольника.

Строение решетки квазикристалла чем-то похоже на апериодическую мозаику Пенроуза (Penrose tiling). Долгое время считалось, что столь сложную структуру искусственно создать невозможно. Но 25 лет назад это все же удалось сделать. Сейчас существует около сотни разновидностей квазикристаллов, размеры которых варьируются от нескольких миллиметров до сантиметров.

Новый тип кристаллов очень плохо проводит электричество и тепло. Ученые рассматривают различные возможности практического применения этих материалов, например в дизельных двигателях и при производстве сковородок.

Квазикристаллы были найдены и в живой природе: ученые из Принстона обнаружили новый материал в России – в русле одной из рек. Образцы, которые удалось идентифицировать, составили порядка 200 микрометров в диаметре, но они являются идентичными синтетическим квазикристаллам.

Смысл открытия, сделанного Шехтманом, состоит в том, что кристаллы могут быть образованы из «не повторяющихся структур» (фото: ИТАР-ТАСС)

Доктор химических наук профессор Сергей Коренев, заместитель директора Института неорганической химии им. А. В. Николаева Сибирского отделения РАН, в интервью газете ВЗГЛЯД рассказал о том, что присуждение премии Шехтману было предсказуемым и заслуженным, но особого практического применения его открытие пока не имеет.

«Зато фундаментальное значение квазикристаллов трудно переоценить, поскольку речь идет о малоизученном типе вещества. Чем больше мы будем изучать такие вещества, тем больше мы будем расширять наши фундаментальные знания, тем больше мы будем знать о природе в целом. В прошлом году Нобелевскую премию по физике дали за открытие графена, который тоже пока слабо изучен. Как и коллоиды, например. Не зря же идет сейчас бум «нано». Ведь нанохимия – это не что иное, как коллоидная химия, по большому счету. Коллоидная химия была известна очень давно, и коллоиды, имеющие наноразмеры, были известны давно. Но вот когда ученые достигли определенного инструментального уровня, стало возможным изучать подобные вещества, возникло определенное практическое применение. Я думаю, что и у квазикристаллов будут при исследовании обнаружены какие-то новые свойства, поскольку в основном это вещества метастабильные, то есть не находящиеся в равновесии, способные при воздействии изменять состояния. А у любого метастабильного состояния есть возможность иметь какие-то новые свойства, о которых мы не знаем», – заявил Коренев.

На эту тему
• На Нобелевскую премию по медицине мог бы претендовать и ученый, родившийся в СССР
• Андрей Реут: Нобелевская премия по лжеэкономике
• Названы лауреаты Нобелевской премии 2011 года (фото)
• Открытие новых нобелевских лауреатов радикально изменило сложившуюся у физиков картину Вселенной
• Букмекеры назвали вероятных нобелевских лауреатов по литературе

Также ученый пояснил природу квазикристаллов и рассказал, почему их особенности стоят Нобелевской премии: «Если в двух словах, квазикристаллы – это одна из форм организации твердого тела, т. е. существуют кристаллические и аморфные тела, а квазикристалл занимает промежуточное положение между ними. Он характеризируется ближней структурой, как в кристалле, но в то же время у него отсутствует дальняя структура, как в аморфном теле. Что это означает? Кристаллическая решетка имеет дальний порядок, и вы можете операциями симметрии ее до бесконечности размножать. А в случае с квазикристаллами это невозможно, потому что в них расположение атомов подчиняется математическим законам и правилам, но регулярной структуры и наблюдаемого дальнего порядка в них не наблюдается»

Химия стала второй наукой, упомянутой в завещании Альфреда Нобеля, который сам был химиком и относился к этой области естествознания соответствующе.

Начиная с 1901 года было вручено 102 премии по химии. Нобелевскими лауреатами становились 159 ученых. Первым лауреатом стал в 1901 году голландец Якоб Хендрик Вант-Гофф, как говорилось в официальном пояснении, «в знак признания огромной важности открытия законов химической динамики и осмотического давления в растворах».

Стоит отметить, премии за заслуги в области химии за всю историю были удостоены лишь четыре представительницы прекрасного пола, две из которых принадлежали к знаменитой научной династии Кюри. В 1911 году премию получила Мари Кюри, ее старшая дочь Ирен Жолио-Кюри удостоилась Нобеля по химии в 1935 году. В 1964 году были отмечены заслуги Дороти Кроуфут-Ходжкин, а три года назад – Ады Йонат.

Наши соотечественники получали Нобелевскую премию по химии дважды. В 1956 году Николай Семёнов был отмечен за достижения в области «механизма химических реакций», а в 1977 году «за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур», награда досталась работавшему в США гражданину Бельгии Илье Пригожину.

По словам Коренева, столь скромное присутствие отечественных ученых в списках награжденных объясняется довольно просто.

«Раньше много было связано с политикой. А сейчас, когда политики уже нет, я думаю, причина заключается в том, что все большее число ученых, работающих на современном уровне, трудится за рубежом. Логично, что количество Нобелевских премий будет больше именно в тех странах, куда уезжают талантливые ученые», – отметил Коренев.

Нобелевская неделя завершится вручением премий по экономике, литературе и награды за заслуги в мировой политике. 6 октября будет объявлено о решении Нобелевского комитета по литературе (главными претендентами букмекеры считают 81-летнего сирийского поэта, известного как Адонис, или 80-летнего классика шведской литературы Томаса Транстремера). 8 октября в Осло будет назван лауреат премии мира. Обладатель премии по экономике памяти Нобеля, учрежденной Банком Швеции в 1968 году, определится 10 октября.

Нобелевский фонд был создан в 1900 году, его начальный капитал составлял 31 млн шведских крон (около 1,5 млрд в современном эквиваленте).

Премии присуждаются с 1901 года за выдающиеся научные исследования, революционные изобретения и крупный вклад в культуру или развитие общества.

Официальная церемония вручения премий по традиции проходит в Стокгольме и Осло 10 декабря, в день кончины ее основателя – Альфреда Нобеля, шведского изобретателя, промышленника, лингвиста, философа и гуманиста.