Наука о веществах и их превращениях – в особом почете у ученых новосибирского Академгородка. Неслучайно история НГУ началась именно с создания факультета естественных наук. Изучение химии развивается и расширяется в научном центре с середины прошлого века, и сейчас в его «химический состав» входят семь институтов. Финалисты олимпиады смогут познакомиться с последними открытиями четырех из них!
Ежедневно в лабораториях Института органической химии проводятся десятки экспериментов: ученые работают над изучением химического состава растений, выделением из природного сырья экстрактов и индивидуальных соединений, синтезом новых веществ и исследованием их свойств.
Главные достижения ученых института связаны с получением свободных радикалов, исследованиями строения и биологической активности природных соединений, изучением механизмов органических реакций, химии полифторированных соединений и гетероциклов.
Так, например, сотрудники института разработали особые методы получения стабильных нитроксильных и тритильных радикалов. Сейчас ученые используют эти соединения, чтоб изучать биохимические реакции в тканях и органах.
Но это далеко не все открытия! Ожидается, что уже в следующем году завершающую фазу клинических испытаний пройдет разработанный новосибирскими химиками препарат против болезни Паркинсона. Пока человечеству не удалось победить этот недуг – все существующие средства лишь временно блокируют симптомы болезни.
Кроме того, ученым удалось найти низкотоксичные вещества, которые, по прогнозам, могли бы продлить на 10-15 лет больных «чумой XXI века» – синдромом иммунодефицита человека.
Какой вопрос задать экскурсоводу?
Зачем искать лекарство от болезни, если оно уже существует?
Как измерить длину молекулы?
Что будет, если в молекуле вещества фтором заменить водород?
Институт неорганической химии открылся в Академгородке в 1957. Доктор химических наук, профессор и первый директор Анатолий Васильевич Николаев сформировал магистральные направления работы института: разработку физических методов исследования строения веществ, синтез сложных соединений и изучение проблем разделения и очистки веществ посредством физико-химического анализа.
За полвека число направлений научных исследований значительно увеличилось. В последние годы новосибирские химики создают и исследуют наночастицы и наноматериалы, графеновые и углеродные материалы, открывают новые соединения металлов: летучие и кластерные комплексы, полиоксометаллаты, пористые координационные каркасы — как раз те, что изучает современная мировая наука.
Сможем ли мы в скором времени добывать природный газ из шельфовых гидратов? Как получить лекарственный препарат от астмы необычайной эффективности? Как полностью собрать и обезвредить нефть, разлитую в море? Как провести эффективное рентгеноконтрастное исследование или фотодинамическую терапию рака? Это лишь немногие вопросы, ответы на которые ищут ученые-химики.
Одно из последних достижений мирового уровня – высококачественные кристаллы, использование которых в экспериментах способно поставить под сомнение одну из главных физических теорий – Стандартную модель элементарных частиц. Кристаллы молибдата цинка и вольфрамата кадмия, выращенные в институте, помогут ответить на вопрос: обладает ли массой частица нейтрино? Если исследователям удастся получить утвердительный ответ, то это будет означать, что Стандартная модель нуждается в срочном пересмотре.
Или вот еще практический вопрос: смогут ли наши автомобили в недалёком будущем ездить на водороде, экологически чистом топливе? Исследователи из Института неорганической химии изучают проблему хранения водорода в концентрированном виде при обычных температурах и давлении (путем его «связывания» в особых пористых носителях).
Какой вопрос задать экскурсоводу?
Какую пользу могут приносить неорганические соединения в изучении живых организмов?
Как можно покрыть тонким слоем драгоценного метала (например, золота) абсолютно любую поверхность?
Как определить строение молекул нового соединения?
За шестидесятилетнюю историю Институт катализа имени Георгия Константиновича Борескова смог получить статус одного из крупнейших российских центров катализа. Специалисты института работают не только в Новосибирске, но и в филиалах в Санкт-Петербурге и Волгограде.
Спектр научных проблем на стыке химии, физики, биологии и математики, решением которых занимаются ученые, велик: от создания научного дизайна веществ до разработки нового поколения катализаторов для нефтеперерабатывающей промышленности. Это видно и в названиях открытий и достижений специалистов Института катализа последних лет.
Например, четыре года назад исследователи представили настоящий «твердый воздух» – наноматериал, который лишь на 1% состоит из волокон кремния и кислорода. Чудо-материал, на самом деле, – аэрогель, применяемый на детекторах Большого адронного коллайдера для определения скорости частиц. Но «твердый воздух» применяется не только на Земле – с его помощью ведутся поиски антиматерии на Международной космической станции.
Другая разработка специалистов в области катализа – изобретение технологии по получению мономеров, которые можно использовать в производстве огнеупорных и сверхпрочных волокон. Эти волокна, отмечают ученые, можно применять в военном деле при подготовке обмундирования и средств защиты: бронежилетов, противогазов, экипировки космонавтов, летчиков и пожарных.
Сотрудники Института также активно занимаются поиском альтернативных видов топлива. В прошлом году специалисты представили технологию по созданию биотоплива из микроводорослей, которые рождаются и развиваются в сточных водах пивных производств (заметим, что только в Новосибирске работает 24 таких предприятия). Пока ученые заняты исследованием штаммов водорослей и отбором подходящих. Но уже сейчас можно прогнозировать сложности во внедрении технологии – рынок биотоплива в Росси не развит, да и стоимость «энергии из водорослей» превышает цену нефти в несколько раз.
Какой вопрос задать экскурсоводу?
Где в повседневной жизни можно столкнуться с катализатором?
Кого можно назвать рекордсменами активности в каталитических реакциях?
Что такое химические нормы «Евро», и почему в России они пока не работают?
Нередко изучение конкретного спектра научных проблем перерастает рамки отделения одного института. Такова история и исследования биоорганической химии в Академгородке. В 1984 году отдел биохимии Института органической химии был переведен на отдельную площадку под руководством академика Дмитрия Георгиевича Кнорре.
Уже в это время Институт химической биологии и фундаментальной медицины (тогда еще - Институт биоорганической химии СО РАН) попал в число мировых лидеров по изучению рибосом человека и репарации ДНК (способности клеток ликвидировать химические повреждения и разрывы ДНК).
Ученым института принадлежат открытия новых химических соединений. Так, в прошлом году исследователи разработали новый класс соединений – фосфорилгуанидиновые производные нуклеиновых кислот. Эти аналоги могут проникать сквозь мембраны живых клеток, связываться с ДНК и РНК. При этом их не разрушают ферменты. Благодаря этим качествам, эти соединения могут лечь в основу более эффективных препаратов для ген-направленной терапии.
Кроме того, специалисты в сфере биоорганической химии разработали целый ряд важных лекарств. Например, несколько месяцев назад ученые презентовали новое средство от клещевого энцефалита. Во время экспериментов «в пробирке» было доказано, что препарат в сто раз эффективнее уже существующих аналогов.
Но институт занимается не только разработкой веществ, реактивов и препаратов, но и дает практическую апробацию новым разработкам других институтов Сибирского отделения Академии наук в Центре новых медицинских технологий.
Какой вопрос задать экскурсоводу?
Что такое диета «по ДНК»?
Можно ли создать антибиотик, которому не сможет противостоять ни одна бактерия?
Кто «съест» вредные бактерии?
Текст: Анна Горбунова
Иллюстрации: Ксения Трушина
.jpg "Ученый НГУ наблюдал полное солнечное затмение в штате Индиана")