N 14 (4054) от 1 апреля 2011:

• Награды в честь праздника
• Председатель правительства России поздравил Институт с юбилеем
• Гранты ОИЯИ - учителям Дубны
• Напутствия выпускникам
• С сессии Комитета полномочных представителей
• "Фантазия, которая стала явью..."
• Молодые ученые ЛНФ: грант за грантом
• Презентации, экскурсии
• Краски лета - в день рождения
• На фестивале в Доме музыки
• Десять улыбок на одной странице

Версия N 14 в формате pdf

Горизонты научного поиска

Молодые ученые ЛНФ: грант за грантом

В прошлом году победителем конкурса по государственной поддержке молодых российских ученых - докторов наук в разделе "Физика и астрономия" стал начальник отдела нейтронных исследований конденсированных сред доктор физико-математических наук Д.П.Козленко с темой "Структурная и магнитная нейтронография сложных оксидов переходных металлов в широком диапазоне термодинамических параметров". Победителем конкурса 2011 года среди кандидатов наук в этом же разделе стал сотрудник Лаборатории нейтронной физики Тимур Васильевич Тропин с работой "Исследование и описание роста кластеров в растворах фуллерена С60 в полярных растворителях". Гранты выделяются на двухлетний срок для финансирования проведения фундаментальных и прикладных исследований по приоритетным направлениям науки и техники.

Тимур - выпускник кафедры нейтронографии физфака МГУ, с 2003 года работает в отделе нейтронных исследований конденсированных сред ЛНФ (НИКС ЛНФ). Исследованием растворов фуллеренов он начал заниматься еще будучи студентом четвертого курса во время выполнения дипломной работы в том же отделе под руководством заведующего кафедрой профессора В.Л.Аксенова.

- Фуллерены, новая аллотропная форма углерода, были открыты в 1985 году, и с тех пор интерес к ним только растет, особенно со стороны нанотехнологий, - рассказывает Тимур. - Выделение этой формы углерода стало возможным только благодаря хорошей растворимости фуллеренов (в отличие от других форм углерода: сажи, графита и алмаза) в органических растворителях. C начала 2000-х исследование растворов фуллеренов стало одним из направлений деятельности НИКС ЛНФ, которое активно развивается в секторе нейтронной оптики под руководством кандидата физико-математических наук М.В.Авдеева. Сегодня исследования наносистем вообще являются крайне актуальными, поэтому круг задач, решаемых моими коллегами по сектору, намного шире. Это исследования жидких дисперсий магнитных и углеродных наночастиц, слоистых гетероструктур для спинтроники и нейтронной оптики и другие.

Возвращаясь к теме, по которой получен грант президента, - она посвящена исследованию процессов кластерообразования в растворах фуллерена С₆₀. Размер фуллерена (1 нм) лежит на формальной границе между молекулой и коллоидной частицей. Поэтому при его растворении нередко происходит переход от молекулярного раствора к коллоидному, где существенная доля молекул объединена в кластеры. Используя нейтронное рассеяние, мы изучаем внутреннюю структуру таких кластеров, режимы их появления и роста в различных условиях, стараясь понять причины возникновения и стабильности этих образований. При росте кластеров и их реорганизации наблюдается ряд красивых эффектов, например сольватохромизм, когда раствор буквально на глазах резко меняет свой цвет с малинового на желтый в смеси пиридина с водой при небольшом изменении состава растворителя. Есть и другие необычные явления. "Богатая" физико-химия данных систем заставляет комплексно подходить к решению задачи о структуре растворов и применять, наряду с нейтронным рассеянием, различные дополняющие друг друга методы: спектроскопию, рассеяние света и синхротронного излучения, электронную микроскопию, масс-спектрометрию, экстракцию. Также ведутся теоретические и модельные расчеты в контакте с ЛТФ и ЛРБ. Все это позволяет качественно выполнять востребованные работы.

С точки зрения фундаментальных исследований, наша задача охватывает обширную современную тематику - изучение кластерного состояния вещества, в широком диапазоне объектов: от космических масштабов до атомного ядра.

С практической точки зрения эти исследования интересны прежде всего в свете биомедицинских применений растворов фуллеренов. Фуллерен С₆₀, будучи наночастицей, имеет большую активную поверхность для присоединения лекарственных препаратов. Более того, он сам по себе проявляет биологическую активность (например, доказан его значительный противовирусный эффект) и, вместе с тем, не токсичен. К сожалению, сегодня широкому использованию этих свойств в медицине препятствует тот факт, что фуллерены не растворимы в воде, которая является основой всех биологических сред. Современные методы позволяют поместить фуллерен в воду только в составе различных коллоидных, то есть кластерных растворов, что приводит к уменьшению полезной поверхности этих молекул и снижает эффективность испытываемых препаратов, а также является причиной их побочных действий из-за трудностей с естественным выведением больших коллоидных образований из организма. Наша глобальная цель - научиться управлять кластерообразованием и регулировать этот процесс в водных растворах С₆₀.

Как планируете потратить грант?

На зарплату можно израсходовать только определенную часть, остальное - на командировки и проведение экспериментов: на расходные материалы, фуллерены еще не очень дешевы, также для нейтронных исследований нам регулярно требуются дейтерированные растворители. Командировки нужны в европейские нейтронные центры, пока ИБР-2 не заработал на физический эксперимент, да и наши разработки наполовину экспериментальные, а наполовину теоретические, так что необходимо общение с коллегами, работающими в этой области.

Грант рассчитан на исследовательскую группу соисполнителей под моим руководством. В команде - сотрудник ЛНФ кандидат физико-математических наук Алена Кизима, ее дипломница Татьяна Кирей (Киевский госуниверситет) и мой дипломник Роман Еремин (Самарский госуниверситет).

Ольга ТАРАНТИНА