Химия по-русски: кто из россиян может получить Нобеля
До сегодняшнего дня единственным российским ученым, получившим Нобелевскую премии по химии, остается Николай Семенов, который в 1956 стал лауреатом благодаря разработке теории цепных реакций. Однако журналисты и аналитические компании предрекают российским химикам премию - причем некоторые из них находятся в этом неофициальном списке уже не первый год. Кто из россиян и за что может получить престижную награду - в материале «Футуриста»
Георгия Шульпина многие знают по книгам «Эта увлекательная химия», «Мир необычных молекул: металлоорганические комплексы» и «Химия для всех», а также по многочисленным статьям в научно-популярных журналах. Этот ученый внес огромный вклад в углеродно-водородную (C-H) функционализацию — отрасль, которая ищет новые способы синтеза органических соединений. Насыщенные углеводороды могут стать бесценным ресурсом для получения самых различных полезных соединений. Однако для этого необходимо найти способы преодолеть их высокую инертность. Кроме того, такие реакции используются для переработки ароматического сырья. В ходе прямой функционализации связей C-H из вещества вытесняется водород и замещается нужной группой.
Вместе с Александром Шиловым, Георгий Шульпин является одним из первых исследователей металлокомплексной активации углеводородов. В 1979 году Шульпин открыл эффективный метод синтеза ранее не известных ароматических производных (аренов) платины. Это циклические органические соединения, которые имеют в своем составе ароматическую систему — стабильное «кольцо» из связей. Самым распространенным ареном является бензол. Шульпин показал, что арены платины можно получить с помощью прямой и очень простой реакции между ароматическим углеводородом (бензолом, толуолом и др.) и H2PtCl6 в присутствии уксусной кислоты. Оранжевые кристаллы, полученные в результате, долгие годы были устойчивыми. Этот метод за рубежом называют «реакцией Шульпина». Ученый разработал также методы окисления углеводородов с помощью катализаторов (веществ, ускоряющих реакцию) и разработал удобный метод определения продуктов окисления углеводородов пероксидами и воздухом.
Артем Оганов, химия
Этот ученый известен работами по кристаллографии, в частности, созданием методов компьютерного дизайна новых материалов и предсказания кристаллических структур. До недавнего времени многие материалы, которые создавали люди, были открыты либо случайно, либо методом проб и ошибок. Эволюционный метод предсказания кристаллических структур, разработанный Огановым, вошел в основу программы USPEX, которую используют тысячи исследователей со всего мира. Он позволяет предсказать существование материала с заданными свойствами.
Сам Оганов предсказал сверхтвердую структуру бора, прозрачную фазу натрия, новый аллотроп углерода, некоторые стабильные соединения, а также «запрещенные» вещества, которых в традиционной химии вообще не должно было существовать — все эти открытия были подтверждены экспериментально. В 2015 году ученым удалось синтезировать двумерный кристалл бора (борофен), который получился, как и предсказывал Оганов, не плоским, а гофрированным. Также Оганов изучал состояние вещества при высоких давлениях (в частности, в недрах Земли и планет).
Оганову прочат Нобеля уже не в первый раз, но он всегда заявляет, что наука важнее премий. Химик активно популяризирует науку и выступает в СМИ.
Юрий Оганесян, химия/физика
Юрий Оганесян (справа) со своим учителем, Георгием Флеровым
Специалист в области экспериментальной ядерной физики, Юрий Оганесян может получить Нобелевскую премию за открытие новых сверхтяжелых элементов, предполагают журналисты. Ученый участвовал в синтезе девяти химических элементов, один из которых носит его имя. При жизни такой почести был удостоен лишь Гленн Сиборг, который предложил методику выделения плутония-239 для Манхэттенского проекта, а также доказал существование группы лантаноидов, открыв и запатентовав элементы америций и кюрий. Юрий Оганесян является лауреатом госпремии РФ в области науки и технологий.
Самая актуальная версия таблицы Менделеева. Оганесян является соавтором открытия элементов №104 — резерфордий, №105 — дубний, №106 — сиборгий, №107 — борий. Непосредственно под его руководством были открыты №114 — флеровий, №115 — московий, №116 — ливерморий, №117 — теннессин и №118 — оганессон
В 1960—70-х гг. Оганесян совместно с сотрудниками из Объединенного института ядерных исследований в Дубне (ОИЯИ) проводил эксперименты по синтезу элементов с числом протонов (Z) 104 —108. В реакциях, отобранных им, впервые удалось синтезировать элементы с атомными номерами 113 — 118. Изотопы этих элементов имеют необычно долгий период полураспада. Это подтвердило существование «острова стабильности» — ряда изотопов-долгожителей, который следует за множеством нестабильных изотопов, существующих в реакторах лишь доли секунды. Одновременно с Лабораторией ядерных реакций им. Г. Н. Флерова такие элементы искали ученые из крупнейших лабораторий США, Германии, Японии и Франции.
Как отмечает журналист Алексей Паевский в интервью Indicator, научное сообщество уверено, что Оганесян давно в очереди на премию, и от окончательного попадания в список лауреатов его отделяло официальное признание новых элементов IUPAC. Так как оно состоялось в прошлом году, вероятность, что именно Оганесян получит награду за свои изыскания, высока. Тогда же организация утвердила название элемента №118 оганесон и символ Og, которые предложили коллеги ученого из ОИЯИ и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США), участвовавшие в его получении.
Валерий Фокин, химия
Этому ученому прочили Нобелевскую премию еще в 2013 году специалисты из Thompson Reuters. В этом году его также называют одним из наиболее вероятных претендентов. В 2002 году группа датского химика Мортена Мельдаля и группы Барри Шарплесса и Валерия Фокина независимо друг от друга открыли реакцию азид-алкинового циклоприсоединения. Она важна для концепции «клик-химии», в которой вещества путем соединения между собой отдельных маленьких элементов. Выход вещества (итоговое количество) в таких реакциях очень высок. Это позволяет упростить массовый параллельный синтез кандидатов в новые лекарства, создание которых требует перебора большого числа вариантов.
Реакция была описана еще в XIX веке Артуром Михаэлем и получила название «реакция Хьюсгена». Современные ученые открыли возможность катализа реакции при помощи меди, благодаря чему она стала протекать в 107 раз быстрее. Датчане были первыми, но они не усмотрели в ней потенциала. А вот группы Шарплесса и Фокина заявили, что реакция позволит достичь «беспрецедентного уровня селективности, надежности и применимости». Заслуга Фокина — в том, что он открыл возможность катализа медью в присутствии аскорбиновой кислоты (витамина С) или ее соли.
Наряду с химиками, в число возможных лауреатов из России попал и физик. Этот ученый, по мнению компании Clarivate Analytics, может получить премию «за основополагающий вклад в наше понимание Вселенной, включая ее происхождение, процессы образования галактик, дисковую аккрецию на черные дыры и многие другие космологические явления». Рашид Сюняев является главным научным сотрудником Института космических исследований (ИКИ) РАН и директором Института астрофизики Общества им. Макса Планка (Германия). Также он работает с Институтом высших исследований в Принстоне (США). Спектр его научных интересов широк: от элементарных процессов до физической космологии. В 2017 году Сюняев получил госпремию РФ в области науки и технологий.
Авторы стандартной теории дисковой аккреции, Н.И. Шакура и Р.А.Сюняев. Москва, 1973 год.
Во всем мире студенты, изучающие астрофизику, узнают имя Сюняева из классических учебников. Среди результатов, ставших неотъемлемой частью современной астрофизики – модель аккреционных дисков, которую он разработал с Николаем Шакура. Эти структуры образуются в результате падения вещества на компактные массивные объекты, такие как черные дыры или нейтронные звезды. Вещество не может сразу попасть на объект и скапливается вокруг него в виде диска. При этом гравитация разгоняет его до скорости, близкой к скорости света. Потоки вещества сталкиваются и разогреваются до температур в сотни миллионов градусов, что приводит к колоссальному выбросу энергии — главным образом, в рентген-диапазоне. Эта модель применяется для двойных систем, где один из объектов — черная дыра или нейтронная звезда, и позволяет объяснить появление самых мощных источников излучения во Вселенной — квазаров и пульсаров. Для описания излучения этих объектов применяется еще одно достижение ученого — формула Сюняева-Титарчука.
Учителем Сюняева был другой известный астрофизик, Яков Зельдович. Результатом их совместной работы стал «эффект Сюняева-Зельдовича» — теория, которая стала мощным инструментом наблюдательной космологии. Незадолго до того было открыто реликтовое излучение, которое возникло во время остывания молодой Вселенной. Изначально Вселенная состояла из горячей плазмы, которая, в свою очередь, состояла из фотонов, электронов, протонов, нейтронов и некоторых других частиц. В процессе рекомбинации электроны соединялись с протонами (ядрами водорода) и протонами в сочетании с нейтронами (ядрами гелия) и образовывали атомы вещества. Фотоны же остались существовать в виде излучения. Сюняев и Зельдович поняли, что реликтовое излучение постепенно рассеивается под воздействием электронов в межгалактическом пространстве. При этом яркость излучения изменяется в направлении скоплений галактик, где велико число электронов. Этот эффект позволяет ученым открывать новые галактики и звездные скопления.
Сюняев возглавлял команду, которая проводила наблюдения приборами на модуле «Квант», входившем в состав орбитальной станции «Мир». Его команда в ИКИ РАН отвечала за астрофизические наблюдения со спутников «Гранат» и «ИНТЕГРАЛ». В настоящее время группа Сюняева готовит международный астрофизический проект «Спектр-Рентген-Гамма». Эту рентгеновскую обсерваторию планируется запустить в 2018-2019 году.
Комментарии