http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=aa4154ca-9719-48a5-8849-46554607c413&print=1© 2024 Российская академия наук
Компания Hitachi High-Technologies, японский производитель научных и медицинских приборов, машин для производства электронных схем и промышленных аппаратов, даже учредила специальный приз за достижения, сделанные в области электронной микроскопии. В этом году лауреатом награды "За новый подход и выдающийся вклад в разработку новых стандартов применения электронной микроскопии в химии" стал сотрудник Института органической химии им. Н.Д. Зелинского(ИОХ РАН), член-корреспондент РАН Валентин Анаников за исследования в области органической химии и катализа, проведённые на электронном микроскопе.
Только в хорошие руки
Hitachi тщательно следит за тем, чтобы их оборудование использовалось с максимальной отдачей. «Hitachi не продаёт оборудование, если оно не поддерживается и не используется, - рассказал STRF.ru Александр Веденин, основатель компании «Интерлаб», дистрибьютора электронных микроскопов Hitachi в России. – Например, в России они продают не все оборудование своей линейки. Это не связано с санкциями – просто они не нашли здесь надёжного партнёра, который бы обслуживал их приборы».
Награду российскому учёному вручил в стенах ИОХ РАН исполнительный директор Hitachi High Technologies Ясукуни Кога и генеральный директор Hitachi High-Technologies Europe Осаму Кимура. «Востребованность наших приборов очень важна для нас, инструменты Hitachi должны работать и приносить пользу и новые знания», – обратился к собравшимся Ясукуни Кога, добавив, что очень рад тому, что в стенах ИОХ РАН работает учёный, который «развивает методологию, открывает новый потенциал и области применения электронной микроскопии». Это первый случай присуждения премии Hitachi российскому учёному. Как отметили присутствующие, ИОХ РАН стал первым российским институтом, который доказал эффективность применения электронной микроскопии в области органической химии. Традиционно органические системы относятся к числу самых сложных для электронной микроскопии, ввиду их нестабильности и отсутствия электрической проводимости у образцов.
Элегантное решение
Сегодня в лаборатории профессора Ананикова два современных электронных микроскопа. Первый из них, сканирующий, был куплен в 2011 году, а уже в 2012 была написана серия статей, сделанная с его помощью. Весной 2016 года в дополнение к первому появился просвечивающий электронный микроскоп.
При помощи этого наноманипулятора можно соединять элементы в камере сканирующего электронного микроскопа и наблюдать, как проходит реакция на молекулярном уровне
«С помощью сканирующих электронных микроскопов мы изучаем поверхность образцов. Такие микроскопы используются чаще, а образцы, которые мы можем исследовать с их помощью, могут быть достаточно большие, - рассказал сотрудник лаборатории Алексей Кашин. – Просвечивающий же электронный микроскоп позволяет нам увидеть, что находится внутри образцов. Конечно, для этого приходится брать очень маленькие пробы, толщиной около 50-100 нанометров»
Электронная микроскопия призвана дать учёным возможность под новым углом взглянуть на ионные жидкости, изучение которых – одна из шести тем лаборатории. Ионные жидкости или «жидкие соли» – интересный объект для изучения, так как они невероятно стабильны: не разлагаются при высокой температуре, не испаряются в вакууме. К тому же они на них возлагают большие надежды фармацевты как на средство доставки лекарств.
Самые необычные исследования лаборатории Ананикова, сделанные на электронном микроскопе, связаны именно с жидкостью.
«Мы исследовали модельную систему вода - ионная жидкость. Оказалось, эта система устойчива в вакууме, и мы смогли визуализировать обычную воду в электронном микроскопе. С использованием возможности записи видео мы смогли зафиксировать динамику структур, образуемых водой, их перестройку, разрушение и самоорганизацию», - рассказал Валентин Анаников. Это первые ленты «молекулярного кино», с помощью которого химики по всему миру надеются увидеть процесс и механизм прохождения химических реакций на микрофазном уровне.
«Как вам удалось получить снимки поведения воды? – заинтересовался Осаму Кимура. – Воду нельзя поместить в электронный микроскоп».
Новаторство работы Ананикова связано с устойчивыми ионными жидкостями. Дело в том, что обычные жидкости и растворы (где происходит большая часть химических реакций) моментально испаряются в вакууме, а для изучения образцов в электронном микроскопе их помещают в вакуумную камеру, где потоку электронов, которым облучают образец, ничто не мешает. Если же воду смешать с ионной жидкостью, то формируется уникальная система (микроструктуры воды не вступают в реакцию с ионной жидкостью, но остаются «пойманными» в ней) и получается достаточно устойчивый образец, чтобы изучать его под электронным микроскопом. Данный материал был опубликован российскими учеными в престижном журнале Angewandte Chemie.
Свет науки
Следуя мудрости поколений, сотрудники лаборатории активно делятся своими знаниями с коллегами. Более того, лаборатория регулярно организовывает бесплатные обучающие сессии для учёных из соседних лабораторий и других организаций со всей страны. Материаловеды и химики приезжают в ИОХ со своими образцами, а сотрудники лаборатории показывают, как можно решить их задачи при помощи электронного микроскопа.
«Есть много разных вариантов исследования с помощью электронного микроскопа, – рассказал Алексей Кашин, который проводит тренинги и обучающие курсы. – Некоторые я могу сделать практически на автомате, над другими приходится поломать голову.
Конечно, запоминаются нестандартные образцы и задачи».
«Это и микроскопические исследования процессов катализа и изучение реакций органического синтеза. Даже простой анализ исходных реагентов может привести к интересным результатам», – добавил Валентин Анаников.
За прошедшие годы программы стажировок проводились дважды: в 2013-2014 годах и в 2016. Следующая серия, с уклоном на биологические и медицинские темы, планируется в 2017 году.
Остаётся надеяться, что такие инициативы позволят решить одну из важнейших проблем с использованием дорогостоящего оборудования в российских научных организациях – недостаток компетенций. Ведь работа с электронным микроскопом – ярчайший пример того, как количество переходит в качество – рутинные эксперименты позволяют добиться точных и статистически выверенных результатов, и сами исследования выходят на новый уровень.