МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ДИЗАЙН
И ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО

Грант в миллион долларов получил университетский проект "Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии" (руководитель проекта академик В.Болдырев). В чем суть проекта, какова его стратегия, каким образом удалось опередить другие университеты -- об этом пойдет речь в беседе с профессором В.Овчаренко, ответственным за научную часть проекта.

-- Виктор Иванович, далеко не каждому выпадает такая удача -- заполучить столь солидную сумму на развитие науки. Здорово пришлось постараться?

-- Я бы сказал - обычная серьезная работа. Тут ведь вот в чем дело. Министерство образования Российской Федерации и Американский фонд гражданских исследований (CRDF) создали программу поддержки ряда периферийных вузов в форме организации в их стенах научно-образовательных центров (НОЦ). На конкурс было подано около девяноста проектов со всей России. После многоэтапной экспертизы с той и другой стороны до финала дошли пятнадцать-двадцать. Из них выделили восемь победителей, среди которых оказался и Новосибирский государственный университет. Причем, его проект "Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии" был признан одним из лучших.

-- Интересно, за счет чего?

-- Наш университет заведомо имел определенное преимущество для создания полноценного и активно работающего НОЦ -- ведь в нем масса выпускающих кафедр расположена на территории мощных научно-исследовательских институтов ННЦ. Интеграция науки и образования, имеющая у нас свои давние традиции, обеспечила благоприятные стартовые условия для формирования оригинального, "крепкого", интересного проекта. Хотя и собственно подготовка проекта была сложным, напряженным и для проектов такого уровня крайне ограниченным во временных рамках процессом. Поэтому совершенно необходимой оказалась слаженная работа нашего коллектива в период подготовки проекта. Она здорово сдружила нас, поскольку постоянно не хватало времени, в конце счет шел уже на часы и каждый старался сделать максимально возможное. В итоге, разработанная нами детальная структура и ясно представленная содержательная сторона проекта сыграли решающую роль для победы в конкурсе.

-- Каковы основные задачи самой программы?

-- Поддержать классические университеты, молодых исследователей студентов, аспирантов в развитии новых, фундаментальных направлений, выходящих на социально значимые задачи, на материалы и технологии будущего. То есть, программа в значительной степени направлена на подготовку высококвалифицированных профессионалов в специальных сферах современной науки. Именно на данную компоненту Министерство образования РФ и Американский фонд решили обратить свое внимание.

Следует отметить, что инициатива американской стороны в какой-то мере перекликается с той инициативой, которая уже реализуется в сходной чисто российской программе интеграции фундаментальной науки и высшего образования в России на 1997-2000 годы, направленной на стимулирование взаимодействия научных и вузовских коллективов вообще. Здесь же оттенок немного другой -- поддержать совершенно конкретные передовые научные направления, которые в высшей степени полезно развивать на базе классических университетов, в том числе и во благо будущего этих университетов. На базе НГУ создается научно-образовательный центр "Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии". Это означает, что ему отводится ведущая роль в организации и координации работы, объединении ученых, занимающихся исследованиями в данной области и, что вполне естественно, в привлечении молодежи к тем задачам, которые рождает стремительно развивающаяся научная область -- молекулярный дизайн.

-- Виктор Иванович, в чем суть основной научной идеи, заложенной в проект?

-- Сегодня весь мир стремится к созданию технологий, направленных на ресурсосбережение, на энергосбережение, а также использованию процессов, не наносящих вреда окружающей среде. Это находит своё выражение в миниатюризации рабочих устройств при одновременном их функциональном насыщении. То есть, когда в небольшое по объему изделие закладывается очень много полезных свойств.

Многие современные технологии, миниатюризирующие рабочие устройства, идут по пути, назовем его условно, физического дробления. То есть по пути уменьшения размеров изделия при максимальном их функциональном насыщении (разумеется, в том случае, когда это действительно необходимо) -- от большого -- к малому и еще более малому... В результате дошли до определенного предела получения совсем "крошечных", так называемых наноразмерных частиц. А далее процесс дробления стал просто бессмысленным, ибо возникает абсолютно нежелательное соотношение объем-поверхность, появляются отрицательные эффекты, теряются многие полезные свойства.

И вот тут-то в процесс конструирования принципиально новых изделий включились исследователи разных областей знания -- химики, физики, материаловеды, технологи. Сверхзадачу они сформулировали следующим образом: функционирующие устройства или их отдельные блоки надо собирать сразу, из отдельно взятых молекул, собирать так, чтобы в них не было "ничего лишнего".

В реальном мире молекула -- это естественный предел. Правда, молекулы возможно "развалить" на атомы, атомы -- на элементарные частицы, но это уже ядерная физика. Мы же ведем речь о том, чтобы "собрать" реальное изделие из отдельно существующих, специальным образом сконструированных молекул. Причем, это можно и желательно сделать из раствора, при обычных температурах. Более того, когда это необходимо, надо уметь складывать отдельные молекулы должным образом в "упакованный" кристалл, такой кристалл, который содержит мало дефектных блоков, почти совершенен и сам может сразу служить готовым и совершенным изделием.

-- Это что же: свойства, которые исследователь закладывает в молекулу, переносятся на готовое устройство?

-- Тут есть определенная тонкость: свойства отдельно взятой молекулы не следует напрямую переносить на макрообъект. Поскольку, когда из отдельных маленьких частиц собирается нечто большее, то возникают принципиально новые качества кооперативного характера, присущие изделию только как макрообъекту, а не отдельно взятой молекуле.

Но прежде, чем создать желаемый продукт, надо всю предшествующую наукоемкую цепочку детально изучить, просчитать не на один раз -- какими должны быть молекулы, каким образом их следует ориентировать относительно друг друга, какие связи должны удерживать молекулы, и прочее, и прочее. Главное -- все "манипуляции" в результате должны привести к тому, чтобы в объекте родилось желаемое необходимое макроскопическое свойство.

Повторюсь -- сверхзадача -- собрать из отдельных молекул определенное изделие. Это и есть молекулярный дизайн.

-- Велики ли возможности метода?

-- Он не всесилен. Но достаточно большое число современных технологий стремится к тому, чтобы перейти на этот предельно возможный и максимально эффективный уровень, который предполагает колоссальное насыщение реального процесса, изделия фундаментальными знаниями -- о молекуле, макрообъекте, межмолекулярных взаимодействиях.

Сегодня еще очень часто макроскопические свойства мы изучаем интегрально -- для некоторого объекта, некоторого вещества, не очень хорошо понимая, что там внутри него. Потому и не знаем, как воздействовать на его структуру, а следовательно, не можем управляемо изменять его свойства. В данном случае задача стоит обратная -- научиться абсолютно точно собирать желаемую структуру из минимальных строительных кирпичиков -- молекул. Например, у нас в Томографическом центре моя лаборатория занимается дизайном молекулярных ферромагнетиков. Мы умеем получать в обычных, очень мягких условиях, мягкими синтетическими методами, специальным образом сконструированные достаточно сложные гетероспиновые молекулы. Далее, используя их, мы можем выращивать из раствора магнито-активные монокристаллы, представляющие собой фактически готовое изделие. Это крайне необычные, насыщенные компонентами органической природы, магнетики.

Согласитесь, что сегодня еще трудно представить, чтобы объект, близкий по своей природе к обыкновенному листу бумаги или кусочку дерева, мог бы вести себя как магнит. Мы в своих исследованиях достигаем такого эффекта. Наши, насыщенные органическим составляющим кристаллы, правда пока при низких температурах, при температуре жидкого гелия, ведут себя как железо или металлосплавы. При этом они намного легче металлов, прозрачны и не проводят электрический ток.

И вообще обладают целым набором самых необычных свойств. Напомню, самое главное -- такие магнетики мы собираем в кристаллы из отдельно взятых молекул. Поэтому можем самым тончайшим образом управлять свойствами этих кристаллов, как макрообъектов.

Это просто один пример молекулярного дизайна -- дизайна молекулярных магнетиков. Этому мы учим молодых исследователей, аспирантов, студентов в нашем Томографическом центре, где расположена часть выпускающей кафедры НГУ -- кафедры общей химии.

-- Какие из институтов Сибирского отделения будут участвовать в реализации проекта?

-- В проекте задействованы многие кафедры, базирующиеся как в самом университете, так и в институтах Новосибирского научного центра. Например, активно участвует в проекте Институт катализа, где развиваются важные направления, связанные с молекулярным конструированием катализаторов, пористых структур оригинальных композиций.

Исключительно интересная часть проекта -- исследования, предложенные Новосибирским институтом биоорганической химии. Они посвящены сложнейшему дизайну биологически активных соединений на белковых структурах. Здесь исследователи стремятся подойти к такому уровню дизайна искуcственных объектов, который эффективно работает в живой природе.

В проекте участвуют и геологи, и математики. Активно представлен Институт ядерной физики с его уникальными возможностями использования синхротронного излучения для анализа макроструктур.

Как видите, налицо тесное взаимодействие НГУ и научно-исследовательских институтов, что, повторяю, типично для Академгородка, в центре которого расположен наш университет.

-- Скажите, как осуществляется "внутреннее" руководство проектом?

-- Директор проекта отвечает за его функционирование в целом. Есть кураторы научной компоненты, образовательного блока и компоненты внешних связей (это взаимодействие с другими отечественными и зарубежными университетами, промышленными предприятиями).

-- Можно ли выделить организацию или личность, внесших наиболее весомый вклад в подготовку проекта?

-- Проект -- детище коллективное. Однако следует отметить вот что. Сибирское отделение могло бы предложить на конкурс большое число проектов. Но по правилам конкурса -- именно ректор университета -- и только он -- должен решить, на котором остановиться. Так что он в какой-то мере рисковал, принимал главную ответственность на себя на последнем этапе -- этапе подачи проекта. Но, как видите, Николай Сергеевич Диканский не ошибся!

-- На сколько лет рассчитана реализация проекта?

-- На три года.

-- Как распределятся деньги?

-- Основная масса средств пойдет на приобретение оборудования, что и было сразу заложено в проект. Должен заметить, что данный момент сыграл в высшей степени положительную роль при экспертизе проекта на последних стадиях. (Насколько мне известно, многие проекты были отклонены потому, что в них деньги были запланированы преимущественно на зарплату.)

Почему мы придаем столь большое значение приобретению суперсовременного оборудования? В этом случае эффективная работа создаваемого центра может продолжаться и по завершении срока действия проекта. А ведя исследования на высоком уровне и получая результаты мирового класса, мы сможем последующие проекты направлять в другие фонды. И продолжать подготовку высококвалифицированных исследователей.

Значительную сумму "съедят" административные расходы -- без них не обойтись. На эти три года решением ректора назначен уполномоченный по управлению делами, связанными с проектом -- проректор Геннадий Юрьевич Шведенков. Выделены соответствующие помещения под НОЦ, они будут отремонтированы и соответствующим образом оснащены. Будет набран также небольшой штат технических сотрудников НОЦ, поскольку успешное функционирование проекта такого уровня требует его четкой технической реализации. Отвлекать же время профессоров и ведущих ученых на технические работы -- недопустимое расточительство.

Особенно важно, что по условиям гранта десять процентов от суммы заложено на поддержку молодых исследователей, которые будут активно работать в проекте (они будут иметь небольшие личные счета). Предусмотрены стажировки молодых исследователей, студентов за рубежом, их участие в отечественных и международных конференциях.

-- Когда проект официально начинает свою жизнь?

Уже начал. С 1 июля. Хотя работа, в общем-то, началась еще в период подготовки проекта НОЦ. Но обычно активная деятельность разворачивается с поступлением денег. Мы подали все необходимые документы для выплаты средств на начало проекта и ждем их поступления уже к концу июля.

Беседовала Л.Юдина,
"НВС".