32 (634)

Odată ce cauciucul sintetic, iar în 1938, a fost stabilit în 1928 - sintetizat nailon, au vârsta de polimeri - compuși chimici ale căror molecule constau dintr-un număr mare de grupuri repetitive. o mare varietate de materiale diferite, și, uneori, se pare că chimiști pot acum toate și că singura problemă în dezvoltarea practică a tehnicilor existente au făcut din polimeri. Cu toate acestea, Academicianul Aleksey Hohlov. gestionarea polimeri scaun și cristalele lor MSU. M. V. Lomonosova, cu acest dezacord total.

- Aleksey Removich, spune, polimeri - este trecutul sau viitorul științei?

- Desigur, pe viitor. Până în prezent, știm cum să fie frumos pentru a se conecta la lanțurile polimerice ale acelorași link-uri de tip. Cu toate acestea, dacă luăm organismele vii, care sunt construite în întregime din polimeri - proteine, polizaharide, acizi ribonucleic, lanțul de varietate uimitoare. Ele constau din unități de diferite tipuri, și fiecare este în locul său. Aceasta este o reflectare a diversității proprietăților inerente naturii. Noi nu știm cum să facă acest lucru - cu construcția de diferite tipuri de unități de polimer de locația lor este în mare măsură aleatoare. Prin urmare, înainte ca știința este o sarcină uriașă - să învețe cum să construiască polimeri așa cum se face de către organismele vii. Această problemă este atât de complex încât este puțin probabil să fie rezolvate în viitorul apropiat.

- Atunci poate că are sens să se ocupe de sarcini mai puțin complexe?

- Mai mult de 60 la suta din chimiști din intreaga lume fac exact polimeri, deoarece numărul de destinații în acest domeniu al științei este extrem de mare. Personal, am început ca un teoretician, care a studiat interacțiunea fizică dintre lanțurile de polimer. Aceasta este o zonă foarte interesantă. De exemplu, este cunoscut faptul că sistemul de polimer are o entropie foarte scăzută - o măsură a dezordinii interne. Dar, să zicem, un gaz, pe de altă parte, entropia este mare, deoarece moleculele sale sunt în măsură să se deplaseze în mod independent unul de celălalt. Așa că au intrat în interacțiune, acțiune și este „blocat“, condensat cu unul de altul, ai nevoie de o puternică atracție între ele. unități de polimeri nu se pot deplasa independent, deoarece acestea sunt conectate în serie, și, prin urmare, sunt capabili să „lipească între ele“, chiar și sub influența interacțiunilor slabe. Există o problemă științifică importantă: pentru a vedea să-l cât există în polimerii structuri microscopice, cum ar fi globulelor - dens „picături“ de molecule. De altfel, proprietățile polimerilor vii, proteine, determinată în mare măsură conformație - a căii geometrice, care primește lanțul molecular al polimerului. Setează această traiectorie chiar și în timpul sintezei proteinelor în ribozom și este susținută de forțe slabe, care nu au natura chimică și fizică. Artificial proteina produsa nu posedă întotdeauna conformația necesară. Ca rezultat, activitatea biologică poate fi complet, nu cum este necesar. Știința interacțiunilor fizice ale polimerilor este doar implicat în studiul de modul în care, cunoscând structura lanțurilor de polimer și interacțiunile fizice dintre fragmentele sale pentru a determina structura materiei la scara de nanometri. În știința modernă polimer poate dezvălui câteva tendințe interesante. Cel mai important dintre ele - tranziția de la structurală la materiale funcționale și polimeri așa-numitele inteligente care își schimbă comportamentul în funcție de condițiile de mediu.

- Vorbeste despre materiale inteligente a fost întâmplă de cel puțin douăzeci de ani, dar progresul puțin repede. descris în mod repetat de mobilier science fiction, spune, un scaun care creste din podea la locul unde persoana va sta cât mai departe de realizare ca un deceniu în urmă.

- Materiale funcționale - acest lucru nu este ceva abstract sau fantastic. Pot spune cu siguranță că unul de acest gen lor întâlnite în viața de zi cu zi aproape toată lumea. Aceste scutece, în care elementul principal - o pulbere dintr-un gel polimer. El este capabil să absoarbă cât mai mult lichid tocmai pentru că, în acest caz, există fizic, mai degrabă decât legile chimice: Unele legături din lanțurile polimerice au o sarcină electrică. Prin urmare lanțuri în jurul contraionilor plutesc (ca gelul în ansamblu trebuie să fie electric neutru) și de a crea mare exces „umfla“ presiune. In geluri bune volum de lichid acumulat poate fi de sute de ori mai mare decât volumul inițial al polimerului.

- Deci, datorită fizicieni pentru copilărie fericită cu scutece?

- În laboratorul de la Departamentul de Fizica de la Universitatea de Stat din Moscova, noi nu facem scutece, dar cu ajutorul unui gel similar a fost capabil de a crea o tehnologie foarte interesantă pentru petrol. Aceste sigilii de gel pentru apa - un excelent exemplu de materiale inteligente. De obicei, în rezervorul are ulei și apă, și au ieșit din fântână, în același timp. Apoi, trebuie să se separe apa din ulei. Am creat un polimer care, o dată în interiorul rezervorului de ulei, nu se manifestă, și ajunge la rezervorul cu apă, se transformă în gel și blochează accesul. Că el nu a făcut trafic gem mai devreme decât este necesar, se adaugă un inhibitor solubil. In timp ce concentrația acestuia este ridicată, reacția de formare a gelului nu procedează, în timp ce atunci când concentrația este redusă, care apare atunci când, formarea de gel are loc polimer în contact cu apa pura: moleculele de polimer comunică instantaneu cu fiecare alte forțe puternice. Un principiu similar a fost utilizat în dezvoltarea polimerului, care provoacă fisurarea solului și să ajungă la rezervorul de ulei, se oprește activitățile sale distructive. Deci, este posibil să crească considerabil randamentul sondelor de petrol pentru câmpurile care sunt aproape de epuizare.

- Această tehnologie este utilizată deja?

- Da. Prin polimeri sunt ieftine și oferă un impact economic considerabil. Un alt exemplu de material inteligent lucrează la umflarea efectului gel, - sisteme de livrare de droguri vizate. Principiul este același: de a ajunge la locul cu anumiți parametri fizici și chimici, de exemplu, pe lângă stomac și în intestine sau sânge, polimerul este un prizonier în medicamentele sale brusc saturat cu apă, și medicamente în condiții de siguranță din ea.

- fulgeră Recent știri despre utilizarea unor tehnici similare în medicină: medicament antineoplazic este inclus în gel nanoparticulă care este plasat in celulele stem ale vaselor de sange. Aceste celule au capacitatea de a aduna în vecinătatea tumorii. În primul rând, pacientul este administrat astfel de celule „otrăvite“, iar după ce se concentrează în jurul tumorii, substanța adăugată, dând gelul un semnal pentru a începe medicamentul de selecție. Ca rezultat, celulele injectate exploda și înconjurat afecta tumorii.

- Direct de droguri și medicamente, noi nu ne angajăm. Dar care acționează pe principii similare ale sistemului nostru este proiectat pentru aplicații geologice. Am învățat să numim selectarea materialului dorit în locul potrivit la sondele de petrol prin aplicarea unui câmp magnetic foarte moderat. Acest rezultat se extinde brevetarea.

- Și care vă ajută să proiecteze polimeri?

- Pentru a face acest lucru, există simulări pe calculator. Acum, puterea de calculatoare este atât de mare încât să puteți conta evenimente care au loc în până la o sută de nanometri. Un polimer structuri la scară tipic zeci de nanometri. Programul românesc pentru modelarea comportamentului polimerilor sunt printre cele mai bune din lume. De exemplu, cu ajutorul lor, ne-am decis sarcină foarte interesant - pentru a afla caracteristicile structurale ale membranei perfluorurat-conducătoare de protoni, componenta principală a unor celule de combustibil de temperatură scăzută, de fapt, toate componenta de bază a puterii de hidrogen. Pentru ca membrana a funcționat bine, ar trebui să fie un canal pentru trecerea ionilor și drenarea apei. Structura acestor canale este mult mai depinde. Utilizarea calculatorului poate calcula în avans pentru a identifica materialul și de proces mai promițătoare parametri pentru sinteza membranei. Asta ar putea fi realizat. Lucrarea a fost continuarea interesantă. Când Academia de Științe a lansat un program pentru Hydrogen Energy, am aderat la membrană și calculată pentru celulele de combustie cu temperatură medie, adică, care funcționează la o temperatură de 150 -180 de grade. Mai mult, membrana a fost în măsură să obțină, în practică, iar acum suntem ocupați creând pe baza ei o celulă de combustibil plin, electrozi și straturi activi.

- Strict vorbind, este tot aceiași polimeri funcționali, adică, materialele care efectuează o funcție specifică. Fără îndoială, potențialul acestei zone este imens. S-ar putea fi un lucru foarte interesant, deoarece comportamentul acestor polimeri pot fi controlate prin intermediul curentului electric. Am încercat să o facem pentru a da un polimer clar că sub influența unei mici de tensiune aplicată își schimbă culoarea. De fapt, transformat cameleon sticlă. Ele pot ascunde mașini de sticlă, și, de asemenea, să fie folosite în așa-numitele case inteligente, care are grijă de confortul gazdelor.

- Schimbarea dacă metodele de fabricare a polimerilor? Nu este un secret faptul că producția chimică în majoritatea-stve sale dăunătoare?

- Produse chimice este inevitabil asociat cu poluarea mediului. Și nici o mică parte din acest joc murdar solvenți: reacția dintre substanțe organice ai efectuat în benzen, acetonă și alte substanțe periculoase. După finalizarea produselor de reacție trebuie să fie separate de solvent, și trimite-l, fie pentru reutilizare sau eliminare. În a doua jumătate a secolului XX, o noua tehnologie care permite utilizarea unui solvent foarte interesant - dioxid de carbon. Se pare că, dacă acesta este încălzit la 35 ° C sub presiune într-o sută de atmosfere, devine un fluid supercritic așa-numitul, ceva între lichid și gaz, și va fi solvent extrem de bun pentru mulți compuși. Este posibil să se efectueze reacții chimice, după terminarea care reduce suficient presiunea și dioxidul de carbon înapoi în atmosferă, iar produsele solide de reacție rămân în reactor. Aceasta este, mediul nu devine murdar. Această tehnologie este utilizată în principal pentru tratarea substanțelor, și noi în laboratorul Institutului de Compuși organoelement, Academia Rusă de Științe a dezvolta o direcție, care este legat de „chimia verde“: realiza cercetare fundamentală, studierea comportamentului de polimeri în CO2 supercritic. Se pare, cele mai comune sunt polimeri - polietilena, polipropilena - se poate umfla, adică CO2 supercritic penetrează filmul polimeric. Prin urmare, putem folosi pentru a introduce în film multe substanțe utile, de exemplu, coloranți sau substanțe, care conferă proprietăți de biocompatibilitate ale polimerului. Prin învățare pentru a injecta substanța într-un film de-a gata, avem o tehnologie interesantă, de exemplu, producția de materiale plastice biocompatibile pentru proteze dentare. Știința polimerilor are multe domenii interesante, care sunt asociate cu atât dezvoltarea de noi materiale și metode de a le-proprietățile pe care le controlați. Aceasta este o lume extrem de diversă.