Итоги № 24 (2012)

— В чем же загвоздка?

— В том, что это совсем другая задача, в которой нужно не просто предсказать конечный результат — определенный материал, а путь превращения, реакции. Представим, что у вас есть исходные реагенты, и в ходе реакции определенным образом передвигаются атомы, ломаются старые связи и образуются новые. Процесс реорганизации реагентов в продукт реакции связан с неким активационным барьером. Для каждой реакции он свой, и наиболее вероятным результатом синтеза будет тот, который сопряжен с преодолением наименьшего барьера. Эта задача на порядки сложнее, потому что нужно просчитать путь реакции и выбрать тот, который проще. Эволюционный подход с большой вероятностью тут уже не подойдет. Задача тяжела математически и в особенности физически.

— Какие материалы и для чего можно создавать уже сегодня?

— Мы работаем над сверхтвердыми материалами, материалами с особенными электронными и оптическими свойствами, а также материалами для суперконденсаторов и аккумуляторов для хранения электроэнергии.

— Уточните, пожалуйста, это будут новые материалы или уже существующие, но с улучшенными свойствами?

— Совершенно новые. Зачем изобретать уже имеющиеся материалы?

— Нанотехнологи в свою очередь говорят, что способны усовершенствовать давно известные материалы, которые в результате получат необычные свойства.

— Модифицируя химический состав и размерность материалов, можно добиться новых свойств. Например, золото — это металл, который не пропускает свет, а наночастицы золота его пропускают. Более того, варьируя размер наночастиц, можно добиться того, чтобы их суспензия была различных цветов. Во многих старинных соборах сегодня можно увидеть витражи с красными стеклышками. Очень часто они были получены путем добавления наночастиц золота в стекло.

Конечно, нанотехнологии — это очень интересная область исследований и приложений, потому что она дает дополнительную степень свободы в дизайне материалов. Когда вы меняете размер частицы от микроскопического кристалла до маленькой наночастицы, вы можете резко и достаточно непрерывно при этом менять свойства. То есть способны подобрать тот размер, который даст нужные свойства. В принципе эта задача также могла бы решаться нашим эволюционным методом.

— Можно ли при помощи вашего метода разрабатывать материалы, заменяющие уже существующие, но дорогостоящие, например содержащие редкоземельные металлы?

— Да. Ни для кого не секрет такая геополитическая проблема: Китай постепенно монополизировал ресурсы редкоземельных металлов и контролирует 97 процентов их запасов. Есть такие области применения, где они незаменимы. Например, в сильных постоянных магнитах, которые нужны для генерации электричества в ветряных электростанциях. Сейчас многие исследователи бьются над задачей создания постоянных магнитов, которые по своим свойствам были бы эквивалентны редкоземельным магнитам или даже их превосходили. Задача пока не решена, но более или менее понятно, как ее решать, — нужно создать новый материал с большой намагниченностью и высокой магнитокристаллической анизотропией. Посчитать и оптимизировать эти свойства можно с помощью моего метода.

— Реально ли создание неких фантастических материалов, о которых сегодня человечество даже и не мечтает?

— Могу рассказать про уже достигнутые результаты. Один из самых лучших металлов, известных человечеству, — это натрий. Мы предсказали, что при давлении порядка 2 миллионов атмосфер он станет прозрачным. До сих пор было известно, что при очень высоких давлениях даже неметаллические вещества будут приходить в металлическое состояние, то есть становиться все более и более хорошими металлами, обладающими высокой электропроводностью и отражательной способностью, а с натрием — первый известный случай, когда все происходит наоборот.

— И зачем нужен неметалл натрий, да еще и прозрачный?

— Пока что непонятно, но, думаю, применение ему обязательно найдется. Не было случая, чтобы найденное новое свойство или явление рано или поздно не нашло применения.

— Не хотите ли вы лично изобрести некий суперматериал, чтобы на основе его построить прибор с суперсвойствами, например вечный двигатель?

— У меня есть хобби. В свободное от других исследований время я изучаю разные модификации элементов бора и углерода с точки зрения сверхпроводимости. Думаю, существует немалая вероятность создания металлических форм бора и углерода. Они уже созданы путем введения примесей, я же ищу беспримесные формы, которые, скорее всего, при относительно высоких температурах будут еще и сверхпроводниками.

— Высокие температуры — это сколько?

— Самые высокие температуры сверхпроводящего перехода составляют порядка 165 Кельвин под давлением. Это –108 градусов по Цельсию. Холодновато. Но на самом деле было бы огромным прогрессом получение сверхпроводимости при температурах хотя бы жидкого азота (–196 градусов по Цельсию) для веществ, которые более удобны для обработки, чем нынешние высокотемпературные сверхпроводники. Из них очень трудно делать провода. Они слоистые, ломкие, нековкие, дорогостоящие. Если бы удалось сделать сверхпроводники более дешевыми, более ковкими, более удобными в обращении, это бы резко удешевило сверхпроводящие технологии.

— Где это пригодится?

— В Шанхае уже построена линия сверхбыстрых поездов на магнитном подвисании, и эта технология основана на сверхпроводимости. Эффект магнитной левитации позволяет поездам двигаться со стабильной скоростью 430 км/ч. Я сам на таком поезде ездил и получил сильное впечатление. Новые материалы могут резко удешевить себестоимость этих поездов.

Есть еще одно применение. Магнитно-резонансная томография, используемая в медицине, работает на очень сильных магнитных полях, которые реально создать только с помощью сверхпроводящих катушек. Эти приборы сейчас очень дорого стоят. Цена складывается в первую очередь из систем охлаждения и цены самого сверхпроводника. Если удастся делать дешевые доступные материалы при температуре жидкого азота, это резко снизит стоимость высокотехнологичного медицинского оборудования.

— Когда люди смогут воспользоваться созданными вами материалами?

— Никто не может предвидеть будущего. Ясно, что от предсказания материала на компьютере до его промышленного производства стоит промежуток времени как минимум в несколько лет. Также ясно, что в разработке новых материалов и технологий будущее именно за тандемом теоретиков, экспериментаторов, инженеров и промышленности. Это трудная, кропотливая работа, но каждая из технологий по созданию новых материалов может приносить миллиарды долларов в год.

Слезть с кодеина / Общество и наука / Медицина

Слезть с кодеина

/ Общество и наука / Медицина

Кто и зачем подсадил нас на наркотики в виде таблеток от головной боли?

В начале июня, придя в аптеку за обычной пачкой болеутоляющего, многие получили от ворот поворот. Кто бы мог подумать, что кодеин, на основе которого готовится страшный «крокодил», сделавший дезоморфиновыми наркоманами сотни тысяч россиян и выкосивший по городам и весям множество народу, содержится в лекарствах, которые мы принимаем регулярно и подолгу... Минздрав решил навести порядок в этом вопросе. Отныне кодеинсодержащие препараты можно купить только по рецептам. Теперь мы оказались перед выбором — идти к врачу или взять с полки что-нибудь другое. Как поступить?