Фуллерены, переходные состояния, кватароны (размышления после кристаллографического конгресса)



ных минералов с помощью АСМ», Н. fiшкин «Кристаллосимметрийная структура и эволюция минерального мира».

Все доклады были прекрасно оформлены, привлекали внимание, активно обсуждались. По отзывам ведущих иностранных специалистов, они выгодно выделялись из общей массы и новыми подходами, и использованием современных методов.

К. г.-м. н. Д. Камашев

Если говорить об изменениях в кристаллографическом мире в историческом аспекте, по моим впечатлениям и наблюдениям (а я участвую в кристаллографических конгрессах, начиная с 10-го, который проходил в Амстердаме в 1975 г., т.е. тридцать лет назад), то я еще более уверился в тех тенденциях, которые заметил на прошлом конгрессе (—а^лой, №9,2002), а именно — безграничная междисциплинар- ность и эрозия лидерства. Похоже, что кристаллографией сейчас управляют не столько выдающиеся ученые, сколько удачливые топ-менеджеры, группирующие научные коллективы не с помощью привлекательных идей, а крупными финансовыми средствами. Печально, что начинают забывать и о классических кристаллографах, которых почти не осталось. Даже знаменитого Т. Хана, не так давно возглавившего Союз кристаллографов, почти никто, кроме стариков, не узнавал, когда он время от времени появлялся на конгрессе. Уходит романтическое поколение кристаллографов, приходят прагматики. Еще одна новая тенденция, весьма ободряющая, о которой я уже упоминал — это существенное омоложение кристаллографических сообществ и высокий профессиональный уровень молодежи.

Следующий, XXI кристаллографический конгресс, будет проведен в 2008 г. в Киото, flпония. Перед ним пройдут два европейских кристаллографических съезда: 23-й — в Бельгии, 24-й — в Марокко.

Академик Н. fiшкин

ФУЛЛЕРЕНЫ, ПЕРЕХОДНЫЕ СОСТОflНИfl, КВАТАРОНЫ

(размышления после кристаллографического конгресса)

Н. П. fiшкин в своих заметках о последних кристаллографических конгрессах указывает на «безграничную междисциплинарность» современной кристаллографии, эрозию лидерства и ее химизацию. На самом деле, как мне кажется, происходит нечто феноменальное для современной науки. Вместо традиционной кристаллографии, как науки о кристаллах, их свойствах и образовании, формируется под тем же названием новая фундаментальная наука, которая отличается своей универсальностью и междисциплинарностью. Эта наука в равной мере вбирает в себя самые фундаментальные вопросы физики, химии и биологии. Первая реакция — назвать ее «структурологи-ей» — не в полной мере отражает суть дела. «Структурология», во всем пространстве этого слова, — это всего лишь одно из лидирующих в новой кристаллографии направлений, как в свое время в классической кристаллографии лидировало симметрийное направление. Интересы кристаллографии в наше время простираются от большого взрыва до генома человека, от структуры отдельных частиц до больших молекулярных ансамблей и т. д. вплоть до глубинных вопросов мироздания. Новая кристаллография изучает структуру и динамику материи как в пространстве, так и во времени. Одним словом, кристаллография вышла далеко за пределы кристаллического состояния вещества и охватывает почти все современное естествознание, как физика у Аристотеля.

Хотя экспансионнистский характер новой кристаллографии вполне очевиден, тем не менее никто еще не сформулировал, что это такое (в современной, особенно в западной науке философско-методологические аспекты не очень привлекают внимание). Некоторые мои ожидания в этом плане были связаны, в частности, с лекцией проф. А. Орпена (Англия) с казалось бы мно- гообещающим названием «Synthetic Crystallography». Однако в лекции речь шла о вполне конкретных вопросах использования кристаллографии для дизайна и аналитического предсказания структур синтезируемых химических соединений. Интересно, что решается эта задача на основе выделения специальных структуроформирующих единиц, названных синтонами и тектонами.

Что касается видимой химизации новой кристаллографии, то для такой характеристики основания действительно есть. Это, прежде всего, обусловлено общностью фундаментальных проблем новой кристаллографии и химии. Вряд ли случаен факт, что три главные ключевые лекции на конгрессе были сделаны нобелевскими лауреатами по химии. Именно эти лекции стали для меня наиболее запоминающимися событиями на 20-м Международном кристаллографическом конгрессе во Флоренции.

Роальд Хоффман (США), нобелевский лауреат по химии 1981 года (за вклад в развитие теории химических реакций) прочитал лекцию «A Theoretician's Wiew of Crystallography», в которой обсуждались фундаментальные с точки зрения химика вопросы качественного

Роальд Хоффман и количественного прогнозирования молекулярных структур, установления природы и описания химической связи, вторичных взаимодействий. Эти вопросы рассматривались как поле взаимодействия квантовой химии (теоретиков) и кристаллографии (структурщи-ков). Было интересно, но не впечатляюще.

Гораздо большее впечатление произвели ключевые лекции Х. Крото и А. Зивейла. Возможно, по той причине, что обе они имели прямое отношение к разрабатываемой мною квата-ронной концепции, и в них, хоть и не названные, кватароны присутствовали.

Харольд Крото (США) — один из первооткрывателей фуллеренов, нобелевский лауреат по химии 1996 года, озаглавил свою лекцию — «Some New Insights in to the Mechanisms of Fullerene and Nanotube Formation». В данном случае употребление слова

Харольд Крото

«insight» — интуиция, проницательность не случайно, поскольку прямых наблюдений процессов образования фуллеренов и нанотрубок до сих пор нет. Пожалуй, главным в лекции было то, что первоначальные схемы последовательной сборки фуллереновых каркасов отошли в прошлое и теперь всерьез не рассматриваются. Новые данные, которые приводились в лекции, свидетельствуют о существовании аморфных структур, которые трансформируются в фуллерены. Образование нанотрубок также связывается с предшествующим конденсированным аморфным состоянием. Методами высокоразрешающей электронной микроскопии удалось получить снимки, на которых прекрасно видна аморфная «шапочка» на конце растущей нанотрубки, как это имеет место при формировании нитевидных кристаллов по механизму «пар — жидкость — кристалл». Интересно, что это как раз то, что предсказывала предложенная мною модель образования углеродных нанотрубок. Таким образом, моя формула «сначала кватароны, а затем фуллерены» подтверждается. Осталось только осознать, что фуллеренам предшествует не просто абстрактная аморфная фаза, а особое переходное аморфное, т. е. кватаронное состояние.

Еще более близкие аналогии с ква-таронами можно было услышать и почувствовать в лекции Ахмеда Зивейла (США), нобелевского лауреата по химии 1999 года. Премию он получил за создание фемтосекундной спектроскопии для изучения в динамике процес-

Ахмед Зивейла сов образования молекул из отдельных атомов. На конгрессе он выступил с лекцией «Ultrafast Electron Crystal-lography», в которой демонстрировал прекрасные возможности нового метода, позволяющего получать дифрак- ционные картины в различные периоды времени с пико- и фемтосекундным разрешением. Приводились примеры изучения этим методом кристаллов, кристаллических поверхностей и макромолекулярных структур. Эволюционная динамика происходящих процессов показывает, что существует множество переходных состояний. Такие состояния при образовании кристаллов — это не что иное, как кватароны. К сожалению, этим термином А. Зи-вейл не пользовался. Правда, в одном месте использовал понятие «темная фаза» (у меня, как известно, «скрытая фаза»). Так что кватароны и «скрытая фаза» из гипотетических объектов становятся экспериментально доказанным фактом. В целом можно предположить, что ультрабыстрая электронная кристаллография (UEC) будет иметь блестящее будущее и со временем превратится в один из главных инструментов кристаллографических исследований. Особенно теперь, когда стало возможным инструментальное изучение переходных состояний и динамических структур. Лекция А. Зивейла отличалась глубокими обобщениями, касающимися фундаментальных вопросов мироздания, структуры и динамики материи, пространства и времени, взаимоотношения химии, физики и биологии.

В заключение отмечу, что лекции Х. Крото и А. Зивейла еще раз убедили меня в своей правоте, в оправданности своих настойчивых попыток обратить внимание исследователей на возможность существования в наномире особых кластеров переходного состояния (кватаронов) и соответственно необычного кватаронного состояния вещества. Думаю, недалек и тот день, когда методами UEC будут прослежены в динамике процессы образования кватаронов и их трансформации в кристаллические зародыши. Рано или поздно предшествующие фуллеренам «аморфные структуры» Х. Крото и «переходные динамические состояния» в атомно-молекулярных взаимодействиях А. Зивей-ла получат свое название. Надеюсь (о скромности вспоминать мне уже поздно), что это будут кватароны.

Вынесенные в заголовок данной заметки фуллерены, переходные состояния (которые также можно интерпретировать как особые частицы) и квата-роны — это, если не главные, то наиболее интригующие объекты современной кристаллографии и смежных наук.

Член-кор. А. Асхабов