Молекула на экране монитора

К Новому году уральские химики получили ценный подарок. 29 декабря в Институте органического синтеза им. И.Я. Постовского прошла торжественная церемония ввода в эксплуатацию уникального прибора — рентгеновского монокристального диффрактометра фирмы «Oxford Diffraction». Красную ленточку перерезали председатель Уральского отделения академик В.А. Черешнев и директор ИОС академик В.Н. Чарушин.


 

В Центре анализа органических соединений ИОС представлены самые разнообразные методы исследования: ЯМР спектроскопия, инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия, хроматография и масс-спектрометрия, элементный анализ. А вот рентгеновского диффрактометра для изучения строения кристаллов в Уральском регионе до сих пор не было. Подобные приборы есть только в нескольких российских научных центрах: в Москве, Казани, Новосибирске. Многие годы уральцы ездили в столицу, чтобы сделать рентгенограмму нужного соединения. Теперь специалисты будут приезжать в Екатеринбург, чтобы провести уникальные исследования.
Вот что сказал на церемонии академик В.Н. Чарушин:
 

   — Рентгеновский монокристальный диффрактометр незаменим для изучения строения молекул. С его помощью можно разглядывать молекулы, видеть, как реально располагаются атомы в пространстве, все их связи. Впрочем, сначала нужно получить монокристалл интересующего соединения размером около полмиллиметра. Затем он на тонкой иголочке помещается в диффрактометр и подвергается рентгеновскому облучению. Пучок лучей определенным образом отклоняется от каждого ядра, что регистрирует компьютер. Специальное устройство позволяет вращать кристаллик под разными углами, и получается изображение в различных плоскостях. После довольно сложной обработки компьютерных данных мы имеем реальную картину молекулы. Благодаря нашему диффрактометру эту работу можно проделать в течение одного дня.
 

Для сравнения: в 60-е годы получение подобных результатов требовало многих месяцев изнурительного труда. Так, выдающаяся английская исследовательница Дороти Хочкин получила Нобелевскую премию за то, что установила структуру витамина B12. На это у нее ушло несколько лет, она облучилась, поскольку в те времена такие исследования были небезопасными, и вскоре умерла, вписав свое имя в историю науки как исследователь, отдавший за нее жизнь. Сегодня, к счастью, можно обойтись без таких жертв.
 

Диффрактометр необходим не только химикам, но и физикам — всем, кто занимается тонким строением молекул. И все же особенно ценен он для химиков-органиков, работающих не только в ИОСе, но и в Институте технической химии ПНЦ УрО РАН и Институте химии Коми НЦ. Проводя реакцию, мы не знаем, сохранится ли молекула, не произойдут ли в ней какие-то глубокие трансформации. Если раньше мы судили об этом, используя методы хоть и довольно точные, но косвенные, то благодаря новому прибору мы можем видеть результаты на экране монитора.
 

Наш прибор рассчитан на работу в широком интервале температур, в том числе и низких, до температуры кипения жидкого азота. И это для наших исследовательских целей очень важно. Ведь если для изучения колебаний отдельных связей в молекуле используется инфракрасное излучение, то для того, чтобы получить точные координаты атомов в молекулах, их нужно заморозить, зафиксировать, чтобы они не колебалась. Чем жестче молекула, тем лучше для анализа.
 

Нужен наш диффрактометр и тем, кто занимается теорией строения вещества. С его помощью можно получить данные не только о взаимосвязях атомов, но и о распределении электронной плотности в молекулах. Этими возможностями уже заинтересовались наши московские коллеги.
 

Валерий Николаевич Чарушин продемонстрировал гостям несколько «картинок» молекул, полученных на новом приборе. Работает на диффрактометре Павел Слепухин — один из самых молодых кандидатов наук в Уральском отделении. Он прошел специальную стажировку в ведущем российском научном центре — московском Институте элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН.
 

Академик В.Н. Чарушин поблагодарил руководство Отделения за поддержку в приобретении прибора. Подготовительная работа велась больше года и потребовала массы организационных усилий. От федерального министерства науки и образования был получен грант в 6,8 млн р., РФФИ также выделил грант (1 млн р.), значительную часть средств предоставило УрО. Общие расходы на покупку, доставку, установку диффрактометра, обучение специалиста составили около 11 млн. И вот уникальный прибор в работе, и ученые УрО РАН надеются на новые интересные результаты.
 

Е. ПОНИЗОВКИНА
 

На фото С. НОВИКОВА:

Академики О.Н. Чупахин, В.Н. Чарушин, В.А. Черешнев и гл. редактор «НУ» А.Ю. Понизовкин.

Кандидат химических наук П.А. Слепухин.