​Новые материалы, которые изучаются и синтезируются в лаборатории многоспиновых координационных соединений Международного томографического центра СО РАН, могут не только дышать, но и менять свою окраску под влиянием различных факторов, и даже прыгать. 

Результаты и перспективы исследований в области спиновых переходов специалисты обсудили на совместном британско-российском научном кафе «Магнетохимия». По словам научного руководителя МТЦ СО РАН академика Ренада Зиннуровича Сагдеева, такой формат мероприятий достаточно необычен для новосибирского Академгородка. В качестве приглашенных докладчиков выступили профессор Малколм Холкроу из Университета Лидса (Великобритания) и директор Международного томографического центра СО РАН член-корреспондент РАН Виктор Иванович Овчаренко.
 
Надо отметить, что официальное сотрудничество между лабораториями обеих организаций уже активно ведется в течение года: действует совместный проект, с российской стороны поддерживаемый РФФИ, а с британской — Лондонским королевским обществом. Впрочем, как говорит Виктор Овчаренко, с профессором Холкроу сибирские исследователи знакомы гораздо дольше. «Малколм был редактором самой современной книги по спиновым переходам, пригласив в качестве авторов ведущих ученых, рассказавших о последних мировых достижениях в этой области. Одна из глав написана нами, — говорит руководитель МТЦ СО РАН. — Наше научное сообщество думает о том, чтобы просить профессора Холкроу сделать  издание  периодическим — раз в несколько лет, ведь направление развивается очень быстро».

Сам гость из Великобритании комментирует: «И мы, и российские коллеги изучаем спиновые переходы с использованием схожих методик, и свойства, которые проявляют соединения, могут быть использованы для одних и тех же приложений». По словам профессора Холкроу, одна из основных целей исследований — способствовать созданию рабочих элементов для квантовых компьютеров. «Для реализации этого требуется использовать спин электрона в качестве  носителя информации, — объясняет ученый. — И нам необходимо знать, как можно влиять на электрон и манипулировать им, как измерять электронный спин, чтобы считывать информацию». 
 
Впрочем, создание и изучение новых материалов, построенных на принципах спиновой химии, имеет и другие точки приложения. Виктор Овчаренко рассказал о соединениях, полученных в МТЦ СО РАН и меняющих окраску при понижении температуры. «Обычно вещества в таких условиях становятся более бледными, но с нашими объектами все получается ровно наоборот, их цвет углубляется. Органические парамагнитные центры подходят к металлу, появляется мощная полоса переноса заряда и интенсивное  поглощение в видимой области, — комментирует специалист. — Это особенно важно для создания индикаторных устройств, работающих при низкой и очень низкой температуре. Например, мы можем пофантазировать и представить себе работу  космонавта вне орбитальной станции.

Если его перчатки, костюм, рабочие устройства покрыть соответствующими пленками, содержащими наши вещества, которые не разрушаются под действием радиации, то в этом случае человек будет в состоянии наблюдать, как меняется окраска и тем самым осуществлять контроль над ситуацией, уходя в случае необходимости в космический корабль. Кроме того, такие индикаторы не требуют специальных источников питания — это очень важно, ведь не нужно возить с собой батареи или использовать энергию, накопленную солнечными элементами».  Причем, как отмечает Виктор Овчаренко, подобные сенсоры могут применяться и в земных условиях — в Арктике или в северных частях страны.

Виктор Овчаренко
 
К работам специалистов МТЦ СО РАН проявляют интерес японские исследователи. В частности, ученых Страны восходящего солнца интересуют материалы, реагирующие на изменение давления и напряжение. «С одной стороны — это кристаллы, а с другой — они обладают определенной устойчивостью, эластичностью и восприимчивостью к внешнему воздействию, — комментирует Виктор Овчаренко. — Наши коллеги хотят использовать их в датчиках для предсказания землетрясений. Причем, для краткосрочных прогнозов, которые в настоящее время считаются наименее надежными». Руководитель МТЦ СО РАН отмечает, что сейчас в Японии в качестве приглашенного профессора уже 3 года работает победительница конкурса Л’Ореаль – ЮНЕСКО Ксения Марюнина. «Через два года она намерена вернуться, но там, в Институте материаловедения в Хиросиме, ее очень хотели бы оставить», — улыбается Виктор Иванович.
 
Что касается прыгающих кристаллов, то этот эффект обнаружен учеными МТЦ СО РАН не так давно. Тем не менее, уже известно, что эти соединения реагируют на облучение и температуру. «Если их оставить в обычных условиях, например, на столе, они будут самопроизвольно прыгать в течение двух-трех месяцев. А происходит это вот за счет чего: соединение разлагается, выделяя кислород, который накапливается внутри кристаллов. Постепенно в них нарастает напряжение, и эти маленькие резервуары взрываются. Если кристаллы поместить в холодильник, то двигаться они перестанут. Потом, через некоторое время, их можно достать — и эффект восстанавливается, — рассказывает Виктор Овчаренко. — Это интересно не только для фундаментальной науки с точки зрения процессов, происходящих в твердых телах. В определенном смысле, на основе полученных материалов можно будет создать новые сенсоры, реагирующие на излучение».
 
Екатерина Пустолякова

Похожие новости

  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    4964
  • 22/07/2019

    Спиновые технологии будут развивать в Новосибирске

    Главный научный сотрудник Международного томографического центра СО РАН доктор физико-математических наук Александра Вадимовна Юрковская получила награду Фонда Александра фон Гумбольдта (Германия) за инициативный проект «Перспективные спиновые технологии» (Emerging spin technology), призванный привлечь молодых ученых к работе в этой области.
    972
  • 27/08/2020

    Российские ученые получили новые молекулы — органические «магниты»

    ​​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета синтезировали новые стабильные органические радикалы с магнитными свойствами.
    1488
  • 02/02/2021

    Спины будущего

    ​Проект, посвященный фундаментальным основам спиновых технологий и направленного конструирования умных полифункциональных материалов для спинтроники и молекулярной электроники, был представлен президенту РАН Александру Михайловичу Сергееву.
    555
  • 20/03/2018

    В Новосибирске обсудили актуальные проблемы органической химии

    ​В новосибирском Академгородке прошла всероссийская молодежная научная школа-конференция «Актуальные проблемы органической химии», собравшая 190 участников из России, Казахстана, США, Франции и Японии.
    2491
  • 22/12/2020

    Сибирские ученые расширят знания о магнитном резонансе

    ​Международный томографический центр СО РАН получил мегагрант на изучение ядерной спиновой гиперполяризации в многократно переключаемых полях. Руководителем проекта, запланированного на три года, является крупнейший в мире специалист в области магнитного резонанса Джеффри Боденхаузен.
    506
  • 21/10/2019

    Ученые исследуют двумерные спектры ЯМР спектроскопии

    Спектроскопия ЯМР в двух измерениях является одним из наиболее важных спектроскопических методов изучения биологически важных молекул. Однако, ввиду относительно низкой чувствительности ЯМР спектроскопии, для получения таких спектров зачастую требуются десятки минут и даже часы.
    988
  • 23/07/2021

    Учебник «Физика на переломе тысячелетий» выпустил профессор ИРНИТУ в соавторстве с коллегами

    Заслуженный профессор ИРНИТУ Владимир Воронов в соавторстве с Ренадом Сагдеевым и Алексеем Подоплеловым подготовил учебник «Физика на переломе тысячелетий. Новые разделы физики нано - и мегамира». Книга предназначена для студентов, обучающихся по техническим направлениям подготовки и естественно-научным специальностям.
    556
  • 08/11/2019

    Научный подход: работа сотрудников МТЦ и НИОХ СО РАН

    ​В недавней совместной работе сотрудников Международного томографического центра и специалистов НИОХ СО РАН впервые показано, что фотовозбужденные триплетные фуллерены могут быть успешно использованы как спиновые метки для измерения расстояний на нанометровой шкале в биомолекулах с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).
    1026
  • 13/08/2020

    Экстракты из хвои сосен успешно борются с бактериями

    ​Уже давно известно, что воздух в хвойных лесах насыщен фитонцидами – веществами, способными поражать опасные микроорганизмы. Да и сами зелёные иголки давно входят в состав природной аптечки. И тем не менее учёные продолжают активно изучать хвою, и она не разочаровывает их своими свойствами.
    3485