'Вопросы к интервью
04 июня 2019
Z Интервью Все выпуски

«Пифагоровы штаны». Что такое новая химия?


Время выхода в эфир: 04 июня 2019, 12:06

А. Петровская:Добрый день, у  микрофона Александра Петровская. Это программа «Пифагоровы штаны». Сегодня у нас на телефонной связи в виртуальной студии в Москве Артём Оганов, доктор физико-математических наук, профессор Сколтеха, профессор РАН, член Европейской академии. Артём, здравствуйте.

А. Оганов: Здравствуйте.

А. Петровская: Давайте начнём с вопроса о том, как поменялась химия? Причём поменялось не вчера. Ряд открытий, которые вами были совершены вопросах новых соединений, не вписываются в классическую химию, которую до этого мы знали. Что-то изучали в школах, что-то в университетах. Эти 5-10-летней давности открытия, они в той или иной мере меняют представление о классической химии, с которыми мы  были знакомы. В какой степени? Это первый вопрос, и насколько это требует, вообще, не знаю пересмотра, может быть даже, школьной программы?

А. Оганов: Степень пересмотра достаточно глубокая, потому что мы обнаружили (теоретически предсказали,а затем наши коллеги экспериментально доказали) существование новых соединений, которые вообще никак не вписываются в  классическую химию. Например, классическая химия предусматривает только один состав для хлорида натрия — NaCl,но, оказывается, под давлением возникает NaCl3, Na2Cl, NaCl7, и несколько других. И ладно бы  давление – хотя давление важно, потому что большая часть вещества Земли находится под давлением. Тут сразу же возникает вопрос: ведь такое, наверное, должно происходить в любой химической системе? Так и получается, действительно, практически все химические системы при достаточном давлении начинают вести себя совсем иначе и в них возникают неожиданные соединения. И мы сейчас должны задать вопрос: вообще, мы представляем себе из чего состоят Земля и другие планеты?

А. Петровская:То есть пересмотреть не только образовательную программу, а  вообще, глобально, наше представление.

А. Оганов: Многие научные идеи и постулаты нужно сейчас пересмотреть, это уже происходит сейчас. Например, считалось что гелий — абсолютно инертный элемент, который практически никогда и не с чем не образует соединения. Теперь вдруг выяснилось, что гелий под давлением образует множество неожиданных соединений. Это не вписывается ни в какие рамки и полностью переворачивает наши представления о химии гелия. В частности, а том, как он себя ведёт в недрах Земли. Потому что геохимики десятилетиями исходили из предположения, что инертные газы, и гелий в первую очередь, не могут удерживаться в  недрах Земли, и полностью уходят в атмосферу. Теперь оказывается, что это совершенно не так, и все модели, которые опирались на этот постулат, нужно попросту с нуля, заново пересмотреть.

И скажу ещё вот еще что. Более 20 лет держался рекорд сверхпроводимости, который был, кстати, с участием российских ученых поставлен на сложном купрате, содержащем ртуть. Температура сверхпроводимости этого вещества было измерено 135 К, то есть сверхпроводимость требровала охлаждения до -138 градусов Цельсия. Благодаря методам предсказания новых соединений было доказано, что образуется, например, соединение Н3S. Такого соединения в классической химии не должно быть, но это соединение вдруг оказалось сверхпроводником с температурой сверхпроводимости уже -70 градусов. Следом за  этим было предсказано например появление вещества LaH10, его температура сверхпроводимости уже -20 градусов Цельсия. Я думаю, не найдется никого, кто бы сказал, что это не пересматривает достаточно глубинных представления наших по физике и химии вещества. По поводу школьных и вузовских программ могу сказать, что авторы каких-то западных учебников со мной связывались, прося использовать мои картинки для иллюстрации статей в своих учебниках. Разрешение я  дал, но появится или не  появится все это — я не отслеживаю.

А. Петровская:Давайте тогда от учебников перейдем к тому, как меняет это жизнь вокруг нас?

А. Оганов: Есть такой цикл наших работ, посвященных строению и составу стабильных наночастиц . так вот , оказывается что наночастица оксида кремния не обязательно будет иметь состав SiO2, предусмотренный классической химией. Более того, в кислородной нашей атмосфере они будут иметь другой состав, обогащенный кислородом, и такого рода наночастицы будут очень сильными окислителями. И именно это может объяснить их высокую биотоксичность. C давних времён, ещё с древних греков, известно, что мелкие частицы SiО2 (номинальный SiO2, как мы сейчас понимаем, они более богаты кислородом) вызывают тяжелую болезнь легких силикоз и следующий за ним рак легких. Почему это происходит на самом деле, никто не знает, но винят в этом окислительный стресс. Только вот непонятно окисление откуда идёт? Но как мы обнаружили, эти частицы резко обогащены кислородом, который является окислителем. Так что что мы сейчас приходим к пониманию даже таких вещей, и наверное будут разработаны какие-то средства противодействия этой страшной болезни.

Далее, сверхпроводимость. Мы уже экспериментально видим почти комнатную сверхпроводимость. Сегодня уже предсказаны вещества, но еще пока не синтезированны, в которых сверхпроводимость при высоких давлениях возможна даже при комнатной температуре. И все это должно натолкнуть на какие-то идеи о том, как достичь высокотемпературной сверхпроводимости уже при нормальных давлениях. Такие идеи рано или поздно появятся, и мне кажется, уже у нас одна идея есть.

А. Петровская:А что нам даст высокотемпературная сверхпроводимость? Что мы сможем получить в практическом плане?

А. Оганов: О, вы получите очень многое, потому что во-первых, можно будет передавать электричество без потерь. Представляете себе, какое количество электроэнергии теряется благодаря сопротивлению в линиях электропередач? Потом, сверхпроводники помогают создать совершенно прорывные технологии. Например, поезда на магнитной левитации, которые могут двигаться со скоростью больше 400 км / ч, такие поезда уже работают, а сейчас даже обдумываются технологии, где поезда двигались бы  со скоростью 1000 километров. Это опять же на магнитной левитации, и это включает в себя сверхпроводники. Ну, в общем, применений сегодня очень много, но если нам удастся передавать ток без потерь — это будет просто прорыв колоссальный, это будет огромный экономический эффект.

А. Петровская:Сегодня мы вынуждены уже завершать программу и я хочу вас напоследок спросить. Классический вопрос о будущем. Потому как то, о чем мы сегодня говорим  — это открытия не вчерашнего дня. То есть это уже открытие которому от 5 и более лет. Я хочу спросить о том, что впереди?

А. Оганов: Давайте я вначале я вас немножко поправлю: не все то, о чем мы говорили  — это более чем 5 лет. Например, результаты про сверхпроводимость — это совсем свежие работы. Они идут полным ходом по всему миру. И  мы работаем в этой области, и много других людей, в  том числе используя нашу программу. Что касается полного пересмотра и революции: я, вообще, не люблю никаких революций. Разве что научные революции, но они не приводят, как правило, к полному отрицанию того, что делалось раньше. Например, теория относительности вообще-то не перечеркнула ньютонову механику, она ее именно что расширила. Научные революции, по крайней мере последних десятилетий, как правило, не перечеркивают до основания то, что было раньше, а дополняют.

Я думаю, что химия находится в несколько необычном положении, потому что основной закон химии — незыблем. Периодический закон Менделеева. Шахматная доска, на которой мы играем, и другой не будет. Поэтому основы химии заложены и их можно только расширять. Этим заниматься — круто. Это здорово, потому что вы как будто отправляетесь в какое-то плавание в  неизвестные земли. Туда, где никто не был. Мне кажется, исследованиями в области предсказания кристаллических структур мы открыли новый континент или какой-то огромный остров.

А. Петровская:Своего рода Колумб от  химии — Артём Оганов, доктор физико-математических наук, профессор РАН, профессор СколТеха, член Европейской Академии,был сегодня с нами по  телефону. Спасибо большое, Артём.



Загрузка комментариев...

Самое обсуждаемое

Популярное за неделю

Сегодня в эфире