​Ученые Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН занимаются компьютерным прогнозированием физико-химических свойств химических соединений, перспективных в биологии, медицине и других областях. Результаты их работы можно использовать для изучения биохимических процессов с участием электрона и создания наноразмерных электромеханических систем и приводов (например, молекулярных машин и искусственных мышц). 

«Одно из направлений, которыми мы занимаемся, это изучение строения и свойств обширного ряда металлатранов, в частности силатранов. Силатраны относятся к внутримолекулярным комплексам атома кремния. В свое время в классической теории строения подобные структуры отрицались: как правило, кремний был окружен четырьмя атомами. Однако потом удалось получить органические соединения кремния, в ближайшем окружении которого было пять атомов. Оказалось, что такие соединения имеют необычные свойства и структуру», — рассказывает ведущий научный сотрудник ИрИХ СО РАН доктор химических наук, профессор Валерий Фёдорович Сидоркин. 
 
Особый интерес к силатранам проснулся, когда исследователи под руководством академика Михаила Григорьевича Воронкова (директора Иркутского института органической химии СО АН СССР в 1970—1994 гг.) на примере этих комплексов развеяли миф о биологической инертности соединений кремния. Силатраны нашли применение во многих областях. В медицине известна их антибактериальная, противовоспалительная, противоопухолевая, фунгицидная (против грибов и спор) активность. В сельском хозяйстве они используются как стимуляторы роста, а в промышленности — как усилители склеивания для отверждаемых силиконовых композиций и электроизоляционные пленочные покрытия.
 
«Практически каждый год исследователи открывают у силатранов всё новые и новые свойства. В значительной степени это обусловлено многообразным проявлением каркасного строения таких соединений и наличием в их высокополярных молекулах чрезвычайно чувствительной к внешним факторам координационной связи атомов кремния и азота. Изучая электрохимическое окисление силатранов, мы вместе с коллегами из университета Ренн-1 (Франция) под руководством доктора химических наук, профессора Вячеслава Викторовича Жуйкова обнаружили присущие им неожиданные особенности», — говорит Валерий Сидоркин.
 
Так, благодаря разработанной учеными вертикальной модели адиабатической ионизации удалось объяснить, как окисление силатранов зависит от природы заместителя атома кремния (что не получалось сделать ранее). «В случае с некоторыми заместителями при удалении электрона от силатрана расстояние между атомами азота и кремния оказалось способным увеличиваться. А при обратном присоединении электрона — уменьшаться до начального значения. Таким образом, по электрохимическому сигналу совершается механическое действие, то есть изменяются линейные размеры молекулы. В перспективе силатраны можно использовать для создания искусственных мышц», — говорит Валерий Сидоркин.
 
Вторая работа была сделана совместно с группой профессора К. Боуэна из Университета Джонса Хопкинса(США) — в ней изучались дипольно-связанные ионы и рассматривалось взаимодействие пучка электронов с силатранами. Дело в том, что электрон, который налетает на молекулу, может соединяться с ней по-разному: быть локализованным внутри нее либо, как в случае с некоторыми силатранами, располагаться снаружи и быть связанным с ней ее электрическим полем. Последнее приводит к образованию дипольно-связанных анионов. Ученые исследовали, как именно они образуются и к каким эффектам приводят. Все расчеты были сделаны в Иркутске, а эксперименты поставлены в США. Специально под эту задачу американские ученые разработали новую экспериментальную методику. «Рассчитанный нами фотоэлектронный спектр дипольно-связанных анионов полностью совпал с экспериментальным, что позволяет надежно судить об их структуре и делать прогнозы без эксперимента, — комментирует Валерий Сидоркин. — Кроме того, мы впервые обнаружили, что добавочный электрон, локализованный вне молекулы, оказывает сильнейшее влияние на геометрию нейтральной молекулы. Этот результат не укладывается в рамки стандартных представлений о строении данных соединений». 
 
Такие исследования важны для биохимии. В живых организмах очень много процессов, которые инициируются электронами. Знания о том, как они протекают, могут способствовать разработке методик лечения и лекарств. Другой интерес связан с супермолекулами, которые находят, в том числе и в космическом пространстве. Изучение дипольно-связанных анионов — чуть ли не единственная возможность исследовать структуру таких кластеров и понять, как они образуются. Кроме того, открытые сибирскими учеными эффекты перспективны с точки зрения использования в наноэлектронике. 
 
Диана Хомякова

Похожие новости

  • 14/10/2016

    Иркутские ученые разрабатывают технологии для отечественного химпрома

    ​Иркутские ученые занимаются разработками для отечественной химической промышленности - результаты научных изысканий сотрудники ИРНИТУ и иркутского института химии имени Фаворского СО РАН представили на конференции в Томском госуниверситете.
    1133
  • 01/11/2018

    ИрИХ СО РАН и компания Bayer будут вместе бороться с онкологией

    ​В середине октября Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН с рабочим визитом посетили вице-президент компании Bayer («Байер») по стратегическим проектам, внешним инновациям и стратегическим партнерствам доктор Джон Эдвард Батлер-Рансохофф и И.
    380
  • 11/02/2019

    Новые молекулярные соединения от рака и ВИЧ: иркутские ученые показали разработки

    В иркутском институте химии имени Фаворского, входящем в состав СО РАН, во всю идет работа над новым научным проектом по созданию молекулярных соединений, которые в будущем могут стать основой лекарственных препаратов от рака, ВИЧ и туберкулеза.
    141
  • 20/08/2018

    Восемь иркутских ученых стали победителями Президентской программы исследовательских проектов

    Восемь ученых из Иркутска выиграли гранты РНФ в рамках Президентской программы исследовательских проектов.   — Ввести в арсенал химиков новые молекулы, новые молекулярные «кирпичики». Которые уже в перспективе могут быть использованы для построения каких-то кандидатов в лекарства или кандидатов в новые материалы, — говорит о своих планах кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИРИХ СО РАН Дмитрий Шабалин.
    455
  • 13/07/2017

    Два миллиона рублей выделено на исследования ученых-химиков ИГУ

    Проект молодого иркутского ученого – сотрудника лаборатории катализа НИИ нефте- и углехимического синтеза ИГУ Татьяны Стеренчук поддержан грантом Российского научного фонда. Размер гранта – по одному миллиону рублей сроком на два года.
    1063
  • 07/06/2016

    Ведущий ученый из Индии прочитал лекции по биоинформатике студентам ИРНИТУ

    ​Ведущий ученый в области биотехнологии растений и биоинформатики, профессор университета Ассама (Индия) Санжиб Кумар Панда посетил с 10-​дневным визитом Иркутский национальный исследовательский технический университет и СИФИБР ИНЦ СО РАН.
    2690
  • 07/07/2016

    Выпускник ИРНИТУ разрабатывает технологию производства ингибиторов для полимерной промышленности

    Выпускник ИРНИТУ этого года Евгений Мальцев под руководством старшего научного сотрудника Иркутского института химии имени Фаворского СО РАН Алексея Гоготова разрабатывает технологию производства ингибиторов термополимеризации для создания мономеров, которая может быть использована на установках, производящих товарные этилен и пропилен.
    1337
  • 06/06/2018

    В ИрИХ СО РАН прошел «Химический триатлон»

    В Иркутском институте химии им. А.Е. Фаворского СО РАН 24 – 25 мая прошло интеллектуальное многоборье «Химический триатлон», приуроченное к профессиональному празднику. Необычное празднование Дня химика организовали ИрИХ СО РАН, Иркутский государственный университет и Иркутский национальный исследовательский технический университет.
    471
  • 09/03/2016

    Эпоксидные смолы в ожидании инвестора

    ​Судьбы российских изобретений зачастую непростые: появится перспективная разработка, натворит много шуму, а потом про нее все забывают, и томится она на полках, как спящая красавица, в ожидании принца-инвестора.
    1970
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    560