32 (634)

След синтетичен каучук, и през 1938 г., е създадена през 1928 г. - синтезира найлон, дойде възрастта на полимери - химичните съединения, чиито молекули се състоят от голям брой повтарящи се групи. огромно разнообразие от различни материали, а понякога изглежда, че може да химици сега всичко и че единственият проблем при практическото развитие на съществуващите техники са направени от полимери. Въпреки това, акад Алексей Hohlov. управление стол полимери и техните MSU кристали. М. В. Lomonosova, с това не съм съгласен напълно.

- Алексей Removich кажа полимери - е миналото или бъдещето на науката?

- Разбира се, в бъдеще. Към днешна дата, ние знаем как да бъде хубаво да се свърже с веригите на полимера от същия тип връзки. Въпреки това, ако вземем живи организми, които са конструирани изцяло от полимери - протеини, полизахариди, рибонуклеинови киселини, веригата на невероятно разнообразие. Те се състоят от единици от различни видове, а всеки е на мястото си. Това е отражение на разнообразието на свойствата, присъщи на природата. Ние не знаем как да го направи - с изграждането на различни видове полимерни единици от местоположението им е до голяма степен случайно. Ето защо, преди науката е огромна задача - да се научите как да се изгради полимери, тъй като е направена от живи организми. Този проблем е толкова сложна, че е малко вероятно да бъде решен в близко бъдеще.

- Тогава може би има смисъл да се справят с по-малко сложни задачи?

- Повече от 60 процента от химици по света правят точно полимери, защото броят на дестинации в тази област на науката е изключително голям. Лично аз започна като теоретик, който е учил физическото взаимодействие между полимерните вериги. Това е една много интересна област. Например, известно е, че системата за полимер има много ниска ентропия - мярка за вътрешния разстройство. Но, да речем, на газ, а от друга страна, ентропията е висока, тъй като нейните молекули могат да се движат независимо една от друга. Така че те са влезли в взаимодействие, действие и е "остана", кондензира се помежду си, имате нужда от силно привличане между тях. полимерни единици, които не могат да се движат самостоятелно, тъй като те са свързани последователно, и следователно са в състояние да "слепват" дори под влияние на слабите взаимодействия. Има една важна научна проблем: да се погрижи за това, тъй като има в полимерите микроскопични структури, като глобули - гъсти "падне" на молекулите. Между другото, свойства на живите полимери, протеини, определят до голяма степен конформация - на геометричната пътеката, която получава молекулната верига на полимера. Задава тази траектория дори по време на синтеза на протеини в рибозомите и се поддържа от слаби сили, които не разполагат с физически и химически характер. Изкуствено произвежда протеин не винаги разполагат с необходимата структура. В резултат на неговата биологична активност може да бъде напълно не като е необходимо. Науката за физическите взаимодействия на полимери е просто занимава с изучаването на това как, знаейки, структурата на полимерните вериги и физичните взаимодействия между фрагментите му да се определи структурата на материята в мащаба на нанометра. В съвременната наука полимер може да разкрие няколко интересни тенденции. Най-важните от тях - прехода от структурна да функционални материали и така наречените интелигентни полимери, които променят поведението си в зависимост от условията на околната среда.

- Говорете за интелигентни материали е бил тук в продължение на поне двадесет години, но малко по-бърз напредък. Многократно е описано от научната фантастика мебели, да речем, един стол, който расте от пода на мястото, където лицето ще седи по-далеч от реализация, както преди десет години.

- Функционални материали - това не е нещо абстрактно или фантастично. Аз спокойно мога да кажа, че един от видовете им среща в ежедневието почти всички. Този пелени, в което главният елемент - прах от полимерен гел. Той е в състояние да поеме толкова течност, именно защото в този случай има физическа, а не химически закони: Някои връзки в полимерните вериги имат електрически заряд. Съответно вериги около противойони поплавък (като гела като цяло трябва да бъде електрически неутрален) и да се създаде широк излишък "издуват" налягане. В добри гелове обем от натрупаната течност може да бъде стотици пъти по-голям от първоначалния обем на полимера.

- Така, благодарение на физиците за нашето щастливо детство с памперси?

- В лабораторията в Министерството на Московския държавен университет физика, ние не правим памперси, но с помощта на подобен гел е бил в състояние да се създаде една много интересна технология за масло. Този гел уплътнения за вода - отличен пример за интелигентни материали. Обикновено в резервоара има масло и вода, и те излизат от кладенеца в същото време. След това трябва да се отдели водата от петрола. Създали сме полимер, който след като вътре в масления резервоар, не се прояви, както и достигане на резервоара с вода, се превръща в гел и блокира достъпа. Че той не е Задръстване по-рано, отколкото е необходимо, ние добавите разтворим инхибитор. Докато неговата концентрация е висока, реакцията на образуване на гел не продължи, докато, когато концентрацията е намалена, което се случва, когато образуването на гел се появява на полимера в контакт с чиста вода: полимерни молекули незабавно комуникират един с други силни сили. Подобен принцип се използва в развитието на полимера, което причинява напукване на почвата и достигне резервоара за масло, спира неговите разрушителни дейности. Така че е възможно значително да се увеличи добива на петролните кладенци за полета, които са близо до изчерпване.

- Тази технология вече се използва?

- Да. От полимери не са скъпи и да осигури значителен икономически ефект. Друг пример на интелигентен материал работа на набъбване на ефекта на гел, - системи за целенасочено доставяне на лекарство. Принципът тук е същият: достигане на мястото на определени физични и химични параметри, например, покрай стомаха и в червата или кръвта, полимерът е затворник в лекарствата рязко наситен с вода, и медикаменти безопасно от него.

- Неотдавна мина новини за използването на подобни техники в медицината: антинеопластично лекарство е затворена в наночастици гел, който се поставя в стволовите клетки на кръвоносните съдове. Тези клетки имат способността да се съберат в близост до тумора. Първо, на пациента се прилага такива "заразени" клетки, и след като се концентрира около тумора, добавя вещество, давайки гела сигнал да започне лекарството за подбор. В резултат, инжектирани клетки взривят и заобиколени засяга тумор.

- Директно лекарства и медицина, ние не се ангажират. Но в качеството на сходни принципи на нашата система е предназначена за геоложки приложения. Научили сме се да се обадя на избора на желания материал на точното място в маслото и чрез прилагане на много умерено магнитно поле. Този резултат се простира патентоване.

- И това ви помага да се изработи полимери?

- За да направите това, има компютърни симулации. Сега силата на компютри е толкова голяма, че можете да разчитате на събития в до сто нанометра. Типичен мащаб полимерни структури десетки нанометра. Български софтуер за моделиране на поведението на полимери са сред най-добрите в света. Например, с тяхна помощ, решихме много интересна задача - да разберете структурните характеристики на перфлуорен протонната провеждане на мембраната, основният компонент на някои горивни клетки ниска температура, в действителност всичко основния компонент на водород власт. За това, че мембраната е работил добре, това трябва да е канал за преминаване на йони и дренажни води. Структурата на тези канали е много зависи. Използване на компютър може да се изчисли предварително, за да се идентифицират най-обещаващите материални и технологични параметри за синтеза на мембраната. Това е, което може да се направи. Работата беше интересно продължение. Когато академия на науките стартира програма за Водородна енергия, ние се е присъединила към мембраната и изчислена за горивните клетки средно температурни, това е, работещи при температура от 150 -180 градуса. Освен това мембраната е в състояние да се получи на практика, а сега са заети създаване на негова основа пълен горивен елемент, електроди и активни слоеве.

- Строго погледнато, е всички същите функционални полимери, т.е. материали, които изпълняват специфична функция. Безспорно е, че потенциалът на тази област е огромен. Възможно е да има една много интересна работа, тъй като поведението на тези полимери могат да бъдат контролирани чрез електрически ток. Опитахме се да го направя, за да даде ясна полимер, че под влиянието на една малка прилагане на напрежение променя цвета си. Всъщност се оказа стъкло хамелеон. Те могат да се закриват стъклени машини, а също така да се използва в така нареченото интелигентно къща, която се грижи за комфорта на домакините.

- Променете дали методите за производство на полимери? Не е тайна, че химическото производство в мажоритарна stve неговото вредно?

- Химическа продукция е неизбежно свързано с замърсяването на околната среда. И не малка част в този мръсни игра разтворители: реакция между органично вещество-ви извършва в бензен, ацетон и други опасни вещества. След завършване на реакционните продукти трябва да бъдат отделени от разтворителя, и го изпраща или за повторна употреба или обезвреждане. През втората половина на XX век, нова технология, която позволява използването на много интересна разтворител - въглероден диоксид. Оказва се, че ако се загрява до 35 градуса под налягане в сто атмосфери, става така нареченото суперкритичен флуид, нещо между течност и газ, и ще бъде изключително добър разтворител за много съединения. Възможно е да се проведат химичните реакции, след завършване на което се намали достатъчно налягане, и въглероден диоксид обратно в атмосферата, и реакционните продукти твърдите остават в реактора. Това означава, че околната среда не се замърси. Тази технология се използва предимно за лечение на веществата, а ние в лабораторията на Института по Organoelement Съединения, Руската академия на науките разработи посока, която е свързана със "зелената химия": осъществява фундаментални научни изследвания, изучаване на поведението на полимери в свръхкритичен СО2. Оказва се, че най-често срещаните са полимери - полиетилен, полипропилен - може да се надуе, т.е. суперкритичен СО2 прониква в полимерен филм. Следователно, ние може да се използва за въвеждане на филма много полезни вещества, например, багрила или вещества, придаващи биосъвместимост свойства на полимера. Като се научат да се инжектира веществото в готовия филм, ние получаваме една интересна технология, например, производството на пластмаси биосъвместими за протези. Науката за полимери има много интересни места, които са свързани както с разработването на нови материали и методи, за да ги-на вас свойства контролира. Това е изключително разнообразен свят.