О «дешифровке» молекул, простоте фундаментальной науки и коллективе
Мир вокруг нас — это миллионы различных молекул.
Мир вокруг нас — это миллионы различных молекул. Разгадаешь их и перед тобой откроется природа всех явлений и процессов. Такая философия у вполне прикладной науки — спектроскопии, которой занимается научный коллектив под руководством профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политеха Олега Уленекова. Он рассказал о самом эффектном исследовании, принципе первенства в науке и скромности одной из лучших научных групп в мире.
СПЕКТРОСКОПИЯ НА ПАЛЬЦАХ
Коллектив под руководством профессора Олега Николаевича Уленекова занимается колебательно-вращательной спектроскопией в Томском политехе с 2011 года. В области интересов ученых — исследования в субмиллиметровом диапазоне, инфракрасной и видимой областях. Что это такое, политехники объясняют буквально на пальцах.
«Молекулярная спектроскопия — это очень простая и понятная для обывателя наука. В свое время мы делали научно-популярную лекцию на эту тему для выступления на конференции в Ереване. Начиналась она так:
„Все примерно представляют себе, что такое молекула. Так ведь? Все вокруг нас состоит из молекул. От того, как они взаимодействуют, что происходит внутри них и вокруг них, зависит абсолютно все вокруг. И если это понять, то можно разгадать природу огромного количества явлений и процессов, которые происходят вокруг нас. Остается один-единственный вопрос — как это сделать? На него как раз и отвечает спектроскопия“»,
Исследовать процессы, которые происходят в микромире, с помощью приборов мира обычного, можно с помощью «последствий», которые оставляют молекулы. Эти «последствия» и называются спектрами. А ученые ТПУ занимаются разработкой методов анализа этих спектров, создают модели, на основе которых их можно расшифровывать и получать полезную физическую информацию об объекте.
История о принципе первенства в науке:
Больше всего в спектроскопии мне нравится сам процесс получения чего-то нового. Я азартный ученый (смеется). Я все время говорю студентам, которые приходят в наш коллектив, что в науке не может быть двух первых. Ты либо первый, либо никакой. Либо получаешь результат, либо только подтверждаешь результаты других. Если ты занимаешься наукой, это означает, что ты каждый день делаешь что-то такое, что до тебя не делал никто.
«Всегда сравниваю спектроскопию с дактилоскопией. Миллионы людей живут на земле и у всех свои отпечатки пальцев, одинаковых нет. В спектроскопии так же: нет двух молекул с одинаковыми спектрами. И если проводить параллель до конца, то, как и в дактилоскопии, у ученых-физиков есть базы данных спектральных линий. Одна из задач ученых по всему миру — создавать и пополнять такие базы данных.
С ними любая задача астрофизики или планетологии, например, становится, в принципе, выполнимой. Допустим, вы хотите узнать, что происходит в атмосфере Титана. В таком случае снимается спектр с помощью межпланетной станции, передается ученым, и они анализируют его с помощью баз данных.
И в итоге вы будете знать, что на Титане тоже идут дожди, но не из воды, а из метана и этилена», — добавляет политехник.
Таких баз данных по всему миру пять-шесть. Их пополнением занимается мировое научное сообщество. Для этого необходимы лабораторные исследования и длительный процесс регистрации и анализа данных.
«Весь процесс получения качественной информации и регистрации данных занимает достаточно много времени. Поэтому есть информация, которой в базах данных еще нет, а у нас есть (улыбается)», — признается политехник.
ПРИКЛАДНАЯ «ФУНДАМЕНТАЛКА»
Коллектив ученых сейчас реализует несколько крупных проектов. Один из них — исследование хлорорганических соединений. Это вредные вещества, которые встречаются в процессе промышленной добычи нефти и транспортировки в трубопроводах нефти и газа. Конечная цель ученых – разработать анализатор для отслеживания уровня этих соединений. Он сможет продлить срок эксплуатации оборудования и сэкономить средства на ремонт. Проект политехников поддержан программой Минобрнауки РФ «Приоритет- 2030».
«Сегодня предприятия нефтегазовой отрасли не используют анализаторы оперативного контроля содержания хлорорганических соединений в нефти, нефтепродуктах и газовом конденсате. Создание подобного прибора могло бы решить сразу несколько проблем: продлить срок эксплуатации дорогостоящего оборудования, сэкономить миллиарды на его ремонте или замене, а также на решении экологических угроз, вызванных порчей оборудования.
Но для качественного решения этой проблемы необходимо понять, что, где, как и по какой методике зондировать, а главное — провести ряд фундаментальных исследований и экспериментов по изучению веществ, которые необходимо отслеживать», — поясняет Уленеков.
Исследования политехников регулярно поддерживают Российский фонд фундаментальных исследований и Российский научный фонд. Так, сейчас команда завершила исследования в рамках гранта РНФ изотополога диоксида хлора в несинглетных электронных состояниях. Ученые разработали математическую модель и программное обеспечение, которое позволяет предсказать характеристики молекулы в десятки раз точнее по сравнению с известными результатами.
Самый яркий и самый интересный проекты:
Самым эффектным проектом, который мы вели, — это точно проект с Volkswagen. Он заключался в лабораторных и экспериментальных исследованиях в интересах астрофизики и астробиологии. Мы вели его совместно с зарубежными коллегами. А эффектным он был из-за бюджета в 200 тысяч евро.
С точки зрения науки мне больше всего понравилось исследование молекул в несинглетных электронных состояниях. Люблю решать нетривиальные задачи. Когда все понятно, работа превращается в рутину, а когда неизвестно, что получится на выходе, — это интересно.
Сейчас ученые Томского политеха подали заявку на новый грант РНФ совместно с Институтом прикладной физики из Нижнего Новгорода. Исследование будет посвящено астрофизическим проблемам.
ОДИН ИЗ
Сегодня коллектив из Томска знают далеко за пределами страны. Его участники не раз становились приглашенными лекторами в лучших технических вузах Франции, Китая, Финляндии, Англии, Японии, Германии, Швейцарии, Польши, Сингапура и других стран.
«Я занимаюсь спектроскопией уже 50 лет. За это время нам удалось собрать коллектив из уникальных специалистов и больших профессионалов. Ежегодно к нам приходят новые аспиранты и даже студенты, которые интересуются исследованиями в области изучения молекул. Я вообще очень ценю в своих коллегах, в том числе в аспирантах, трудоспособность и интерес к работе. Они в первую очередь думают не о конечной публикации, а о самой работе. Вот что важно», — добавляет Олег Николаевич.
История о скромности одного из лучших коллективов мира:
Однажды давным-давно у нашего коллектива брали интервью и спросили: «Почему ваш коллектив такой известный — вас ведь знают во всем мире?» Мой ответ тогда очень разозлил коллег с кафедры. Они говорили, что я не скромный. Я тогда сказал буквально следующее: «Одни умеют одно, другие — другое. А мы умеем все».
В спектроскопии много разных направлений. Но ученые, которые, например, занимаются и хорошо разбираются в одном типе молекул, с другими молекулами, как правило, не работают, поскольку везде разные подходы и математика. А мы работаем со всеми молекулами. Поэтому мое заявление смелое, но правдивое (улыбается).
При всей фундаментальности исследований коллектива, результаты их труда кажутся вполне прикладными и вездесущими. «Мы понимаем, что другим исследователям без нас никуда» — отметил как-то в интервью корпоративной газете «За кадры ТПУ» руководитель коллектива. Пока ничего не изменилось.