​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.
    1319
  • 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.
    724
  • 12/07/2019

    Профессор ИРНИТУ выступил соорганизатором Всероссийского координационного совета по разведке и поиску урана

    ​Профессор ИРНИТУ Александр Паршин принял участие в организации и работе Координационного научно-технического совета по геологии, поискам и разведке месторождений урана (КНТС-2019). Заседание состоялось на базе АО «Урангео» в Иркутске под руководством представителей Всероссийского института минерального сырья (ВИМС) им.
    611
  • 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.
    817
  • 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.
    1467
  • 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.
    3205
  • 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.
    788
  • 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.
    357
  • 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.
    2230
  • 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.
    1173