Есть ли конец таблице Менделеева? Отвечает химик

«Технологически мы не очень далеки от открытия 119-го элемента, да и последующих. Их может быть еще очень-очень много, — отметил ученый. — Единственная проблема заключается в том, что с ростом атомного номера их все сложнее «ловить» и регистрировать. Кроме того, это все радиоактивные изотопы, с каждым новым порядковым номером срок их жизни все меньше. Именно поэтому между открытиями сейчас проходит достаточно большой срок».

Зачем же открывать новые элементы? По словам Кирилла Мартинсона, регистрация условных 119, 120, 121 и последующих химических элементов, может, и не повлияет сразу же на нашу повседневную жизнь. Но без развития фундаментальной науки не будет и прикладной. Таблица Менделеева — по-прежнему одна из основополагающих систем в химии, от нее отталкиваются при изучении всех разделов этой науки.

«Это 200–300 лет назад можно было быть ученым в различных областях, как Ломоносов: вспомним, он был и химиком, и физиком, и математиком, — сказал ученый. — Сегодня даже в рамках одной науки, особенно такой большой как химия, невозможно стать специалистом во всех областях. Каждый сосредоточен на какой-то отдельной отрасли, где может получить новое знание. А для того, чтобы открыть новый химический элемент, требуется работа большого количества исследователей: не только химиков, но и физиков».

Кирилл Дмитриевич напомнил: известные на сегодняшний день элементы из «хвоста» таблицы Менделеева — очень специфичные, в природе они не существуют. Для их получения необходимо высокотехнологичное, очень дорогое оборудование. Поэтому «простой человек» сможет совершить открытие, лишь если получит соответствующее специализированное образование и станет частью большой научной команды, занимающейся исследованиями в этой области.

Композиты состоят из нескольких веществ: соединяясь друг с другом, они дают набор новых, гораздо лучших характеристик, чем у каждого компонента в отдельности. Поэтому создание инновационных материалов — одно из основных и приоритетных направлений большого количества исследовательских команд, в том числе в России. Их результаты имеют важное прикладное значение для самых разных сфер экономики, включая военно-промышленный комплекс.

«Сфера применения композитов очень широка: мы постоянно видим их, даже не догадываясь об этом, — отметил собеседник «Фонтанки». — Особенно если речь заходит про высокотехнологичные сферы производства».

Крылья и турбины самолетов, беспилотники, конструкции зданий, мостов, корпуса кораблей, спецодежда, обувь, товары для фитнеса и даже стоматологические импланты — вот лишь небольшой список того, что создают сегодня из инновационных материалов. И он наверняка будет шириться.

«Получив этот вопрос, я не поленился и провел небольшой поиск: оказалось, даже в России на подобные исследования выделяли гранты, — рассказывает Кирилл Мартинсон. — Основная идея в том, что лед дешевый и его много там, где есть вода. Поэтому при условии постоянной низкой температуры его можно выгодно использовать, соединив с какими-нибудь волокнами и получив композитный материал, который будет прочнее обычного кубика льда.

Где такой инновационный материал могут применять? Например, в космосе — скажем, для защиты от радиации. Или в Арктике — создавать причалы, мосты (там, где неудобно завозить бетон и заливать его). Пока это все на уровне исследований. Да, идея интересная, но каких-то реальных историй с применением в промышленности, как я понимаю, нет».

«За счет того, что мы достигли больших прорывов и в области материаловедения, и в области биохимии, и в биологии человека, прогресс есть, — убежден ученый. — Появились и материалы для биопротезирования, и аддитивные технологии: некоторые органы уже печатают на 3Д-принтере. Другой вопрос, что это все дорого — и до массового производства далеко. Не берусь прогнозировать, но лет 20–30 нам еще придется подождать, прежде чем мы в обычной жизни почувствуем результаты этой работы».

В качестве примера применения биосовместимых материалов собеседник «Фонтанки» привел современные зубные импланты. Они неплохо приживаются и выполняют ту роль, для которой созданы.

«Конечно, мы можем разложить все наши проявления с точки зрения химических процессов. Например, подтвержденный факт: гормоны дофамин, эндорфин и серотонин выделяются, когда мы испытываем радостные чувства, — привел пример Кирилл Мартинсон. — Но вам вряд ли понравится думать о себе как машине, которая радуется не потому, что она личность, а от того, что в теле произошел ряд химических превращений. Мне такой подход не близок. Поэтому предлагаю не сводить все к какой-то упрощенной модели».

О вручении Нобелевской премии живущему в США россиянину стало известно 4 октября 2023 года. Награду он получил вместе с американскими коллегами Луисом Брюсом и Мунги Бавенди. Ученые открыли и синтезировали нанометровые полупроводниковые кристаллы, известные как квантовые точки. Все это выросло из работы Екимова в Государственном оптическом институте им. Вавилова, выполненной в 80-е годы прошлого века.

«С тех пор прошло практически 40 лет, мы используем результаты открытия и для фундаментального понимания многих процессов, и с прикладной точки зрения, — отметил Кирилл Мартинсон. — Если говорить совсем просто, квантовые точки — частицы размером несколько нанометров, которые обладают рядом уникальных функциональных свойств, и за счёт этого могут использоваться в различных областях — например, в электронике, в медицине».

В частности, на основе этой технологии были сконструированы «квантовые» телевизоры и мониторы, которым удалось достичь очень высокой цветопередачи. Есть еще один потенциально полезный в быту прибор — квантовые холодильники, но пока они существуют только в виде прототипов.

Микропластик — это любая частица пластика размером до 5 мм. Недавно Еврокомиссия запретила использовать… косметические блестки, чтобы избежать их попадания в человеческий организм. Экологический эффект начинания пока непонятен, зато уже очевиден социальный: европейские модницы начали сметать блестки с полок, пока они есть в продаже. Действительно ли микропластик так опасен?

«Если коротко: а кто ж его знает? — ответил петербургский химик. — Да, действительно, частицы микропластика есть в воде. Да, они попадают в организм человека, потому что это субмикроны или вообще наночастицы, которые никаким фильтром не отлавливаются. Являются ли они вредными для человека? Однозначного ответа нет. Например, есть теория, что частицы микропластика могут адсорбировать тяжелые металлы на своей поверхности, и в этой области сейчас ведутся активные исследования».

Поэтому пока резюме такое: ждем авторитетных исследований.

«Нет. Нейросеть — это инструмент. Она может проанализировать набор каких-то данных, помочь исследователю сделать на основе их выводы, но сама за него открытие не сделает», — уверен Кирилл Мартинсон.

Например, ИИ способен придумать условия проведения испытаний, при которых можно получить 119-й элемент таблицы Менделеева. Либо предложить способы фиксации его открытия.

«Я в своей работе этот инструмент применяю, когда мне нужно получить небольшую выжимку по какой-то теме, а времени гуглить и читать ревью нет, — отметил ученый. — Чаще всего нейросеть выдает справочную информацию достаточно адекватно. А вот для получения специализированных данных нейросеть лучше не использовать: такой запрос она нормально не обработает. Причем понять это можно, только если ты сам обладаешь каким-то базисом.

У американцев уже сейчас есть ряд проектов по разработке специализированных научных нейросетей. Возможно, эти технологии действительно смогут помочь ученым, упростить им работу с большим массивом научных данных».

Беседы с другими исследователями читайте в проекте «Фонтанки» «Почемучка для взрослых: наивные вопросы о будущем — нашим ученым». Вместе с метеорологами, геологами, океанологами, астрономами мы отвечаем на вопросы наших читателей — и разбираемся в природе сложных явлений. А еще говорим об их изучении и последних научных открытиях.