15 травня 2021 року, з нагоди українського Дня науки, Національний фонд досліджень України (НФДУ) провів онлайн-захід «Наукова SuperNova», спікерами якого стали, зокрема, і науковці Національної академії наук України – члени Наукової ради НФДУ та керівники проєктів, виконуваних за грантами Фонду.
Захід розпочався вітальним словом виконавчої директорки НФДУ Ольги Полоцької. ««Наукова SuperNova» – це захід, який ми замислювали як платформу живої комунікації з науковцями, а також тими, хто ще не визначився, чи йтиме в науку, або робить у ній тільки перші кроки. Сподіваюся, цей захід сприятиме налагодженню нових наукових контактів, а можливо, й появі нових наукових ідей. Наука – не абстрактне поняття, вона має обличчя, чудові обличчя. Наука – це передусім люди, у кожного з них своя унікальна історія, свій шлях до науки та свій шлях у науці», – сказала вона.
 Доктор медичних наук, професор Віктор Досенко (фото: medychna-akademia.tdmu.edu.ua) |
«Як я дійшов до такого життя – доволі коротка історія. Просто наука – це спосіб утекти від рутини, – говорить член Наукової ради НФДУ, завідувач відділу загальної та молекулярної патофізіології Інституту фізіології імені О.О. Богомольця НАН України доктор медичних наук, професор Віктор Досенко. – Я навчався на лікаря і доволі швидко збагнув, що все життя доведеться виконувати одноманітні дії: слухати ті самі скарги, ставити ті самі діагнози, застосовувати ті самі, вже кимось досліджені методи лікування. І коли я відчув оцю смертельну нудьгу, то почав шукати способу вирватися з практичної медицини, щоб дізнаватися незнане, відкривати нові обрії, пропонувати нові ідеї, з’ясовувати механізми захворювань, працювати над новими ліками. Все це, звісно, значно цікавіше. Хоч і травматичніше. Маю попередити нових адептів науки: в науці не все аж так легко. Постійно почуватися «на вістрі», на перетині між відомим і невідомим – доволі небезпечна позиція, не всі витримують напругу цього розуміння та пізнання нового».
Відповідаючи на запитання модераторки заходу, Віктор Досенко також розповів про прогрес в українській популяризації науки за останні роки: «Моя мама – блискуча викладачка музики й одночасно піаністка – з дитинства говорила мені, що геніальні виконавці музичних творів ніколи не ставали видатними педагогами. Чому? Бо у генія зазвичай усе виходить легше, він не розуміє проблем людини, якій не вдається, наприклад, якийсь пасаж. А видатний педагог стикався з такою проблемою і вирішував її. …У деяких аспектах наукових досліджень мені хотілося допомогти собі самому, аби краще щось зрозуміти. В результаті виходили пояснення, доступні й для ширшого загалу. Хоча я не вважаю доступність науково-популярного контенту єдиним критерієм його якості. 2010 року ми з колегами заснували портал «Моя наука», свідомо відкрившись суспільству. Ми вирішили, що треба йти до людей, бо вони переконані, ніби ніяких науковців в Україні давно немає, а наука перетворилася на імітацію, фікцію. Нам було прикро це чути, хотілося довести людям, що ми є, ми працюємо і робимо багато корисного, а крім цього ще й можемо пояснити деякі складні речі. Отак народжувалися всілякі науково-популярні лекції. Особисто для мене вони так само були приводом повчитися чогось. Без суспільного запиту чимало тем не стали б об’єктом мого зацікавлення й аналізу».
На думку вченого, від здобуття Незалежності в Україні сталася справжня революція у сфері популяризації науки: «Ми з колегами прекрасно пам’ятаємо 1990-ті і 2000-ні роки, коли майже нічого науково-популярного не можна було побачити й почути ані в Києві, ані у Львові, Одесі, Харкові й інших містах. Неможливо було знайти жодної науково-популярної книжки українською мовою. Та й російською вони траплялися зовсім нечасто. А науково-популярні книжки українських авторів почали з’являтися буквально останнім часом. Не існувало й такої пропозиції, як науково-популярні лекції доступною мовою. Переломним став 2014 рік. З’явилося чимало науково-популярних ініціатив (зокрема, «Дні науки») – і безкоштовних, і платних, і загальнонаціональних, і місцевих. У різних галузях науки. Всіх уже й не перелічити. Науковці навчилися відповідати на цей суспільний запит, розмовляти з людьми, заохочувати їх до науки, до пізнання нового. Я бачу розквіт інтересу до науки з боку суспільства, тому в майбутнє дивлюсь дуже оптимістично. Ніколи ще наука не перебувала в такому яскравому фокусі, ніколи ще суспільство не цікавилося науковцями так, як зараз. Тож нам, ученим, не можна схибити в цьому. Ми маємо показати людям обличчя науки. А воно розумне і привабливе».
 Кандидат біологічних наук, доцент Павло Гольдін (фото: reporters.media) |
«Мій шлях у науку був приблизно такий же, як і в усіх: спершу навчався у Таврійському національному університеті імені В.І. Вернадського, провів одне дослідження, інше, втягнувся, – говорить провідний науковий співробітник відділу еволюційної морфології Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України кандидат біологічних наук Павло Гольдін. – Ще студентом почав досліджувати дельфінів – робив розтини, визначав вік тварин за річними кільцями в зубах. Згодом написав кандидатську дисертацію з постембріонального розвитку й анатомії морської свині в Азовському та Чорному морях. А потім в якийсь момент перейшов до вивчення викопних китоподібних. Зараз працюю з усіма китоподібними – і сучасними, і вимерлими. Мої дослідження охоплюють період від 40 млн років тому до сучасності.
Проєкт, який ми зараз виконуємо в Інституті зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України за грантом НФДУ, називається «Цілісність організму ссавців як фактор стійкості при водному та повітряному способах життя (на прикладі скелетних ознак)». Наша дослідницька команда складається з дев’яти осіб – це переважно мої учні й учні мого шефа професора Ігоря Дзеверіна [завідувач відділу еволюційної морфології Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України, доктор біологічних наук. – Тут і далі примітки Пресслужби НАН України], фахівці, які спеціалізуються на морських ссавцях (китоподібних і тюленях) та кажанах. Мета нашого проєкту – порівняти, що стається із ссавцями при переході до водного або повітряного способів життя. Адже зміна середовища потрібує трансформацій скелету: спочатку має відбутись його дезінтеграція, а потім – реінтеграція. Тобто щоб зібрати щось нове, слід перед тим щось розібрати. Часом трапляється, що тварини, які змінили середовище (кити або кажани), існують у, так би мовити, «напіврозібраному» стані. Цікаво, що це поєднується з їхніми унікальними біологічними особливостями – збільшенням тривалості життя і зменшенням частоти онкологічних захворювань. Отже, схоже, притаманний цим тваринам постійний розвиток не супроводжується негативними наслідками, які зазвичай спостерігаються в інших організмах. Ми вирішили з’ясувати, як усе це узгоджується і чи існують якісь єдині регуляторні механізми розвитку скелету й організму загалом. Для цього передусім створюємо архів первинних даних (морфологічних, генетичних). Наприклад, за допомогою придбаних на кошти гранту НФДУ 3D-сканерів уже частково наповнили архів 3D-моделей, зокрема побудували першу українську 3D-модель скелету великого вусатого кита – малого смугача, а також модель черепа косатки – найбільшого дельфіна. Косатка цікавить нас особливо, оскільки живе до 100 років, при цьому в неї доволі довго збільшується мозок. До речі, косатка взагалі є істотою з найбільшим мозком – його вага може сягати 7 кг.
У цьому проєкті ми використовуємо два великі блоки методів: морфологічні методи (шляхом 3D-сканування поверхні збираємо дані про поверхню та просторову структуру організації скелету) і генетичні методи (це аналіз генетичних послідовностей і білків, реконструйованих на основі цих послідовностей, а також філогенетичний аналіз). Матеріалами, крім наших 3D-поверхонь, можуть слугувати наявні зображення (наприклад томограми), моделі, отримані за допомогою фотограмметрії, рентгенограми і звичайні фотографії.
Зараз будуємо анатомічні мережі для кісток грудної кінцівки і досліджуємо їх методами теорії графів. У викопних матеріалах ми знайшли задні кінцівки не відомого досі найстарішого кита Європи (надзвичайно приємно, що їх виявлено саме на території України) і здійснюємо опис цієї унікальної знахідки. Член нашої команди Світозар Давиденко [виконувач обов’язків молодшого наукового співробітника відділу еволюційної морфології Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України, аспірант] уже досягнув дуже добрих результатів у мікроанатомії – йдеться про мікроскопічні препарати з анатомії кісток кита. Це не звичайні гістологічні, а палеогістологічні препарати. Інша членкиня нашої команди Валерія Теліженко [аспірантка Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України] виконала перше дослідження в рамках проєкту з еволюції генів. Як зразок вона взяла білок Hoxd13, що відповідає за розвиток кінцівок, а саме – кисті, стопи та геніталій. Ми зафіксували певні закономірності еволюції цього гена у китоподібних, зокрема, показали, що це відбувається за рахунок еволюції поліаланінових послідовностей, і побудували тривимірну модель цього гену китоподібних, яка відрізняється від просторової будови гену в інших ссавців.
Далі плануємо продовжувати збирати, інтегрувати й аналізувати дані. За проєктом маємо на це ще півтора роки часу. Сподіваємося, чогось досягнемо».
«Шанс знайти в Україні кістяк динозавра завжди є, хоч і малий (значно більший шанс знайти інших істот, наприклад китів), – сказав учений, відповідаючи на запитання модераторки заходу. – У Великій Британії доісторичних рептилій вивчають іще з часів
Мері Еннінг, тобто вже понад два сторіччя, але щороку виявляють нові знахідки. Скажімо, кілька років тому це були рештки гігантського динозавра. Бо як би добре не дослідили певну місцевість, там зазвичай щороку щось будують, а для цього риють кар’єри. В Україні, до того ж, величезний каскад водосховищ на Дніпрі. Відколи його було створено, триває ерозія берега, і щороку у схилах, у відшаруваннях знаходять не бачене раніше. Нещодавно наші колеги-геологи склали нову геологічну карту України і невдовзі збираються її опублікувати. Це тільки полегшить завдання досліднику-палеонтологу – вкаже на перспективні місця пошуків і знахідок».
 Доктор фізико-математичних наук Петер Берцик (фото МАС, Гаваї, США, 2015 рік) |
«У нашій середній школі в Чопі, маленькому містечку на кордоні, працював хороший учитель-ентузіаст. Він викладав фізику і математику й одночасно керував астрономічним гуртком. Саме він привів мене спершу у фізику, а потім в астрономію, тож астрономією займаюся з 6-го класу, – говорить заступник директора з наукової роботи Головної астрономічної обсерваторії НАН України, завідувач відділу фізики зір та галактик цієї ж установи доктор фізико-математичних наук Петер Берцик. – Почав зі спостережень Сонця і маю в цьому великий досвід, самотужки збудував телескоп. Потім закінчив Київський національний університет імені Тараса Шевченка й аспірантуру Головної астрономічної обсерваторії НАН України. На жаль, у цій професії немає великої романтики. В дитинстві я уявляв, що половину часу проводитиму на спостереженнях у горах, натомість сиджу перед комп’ютером.
…Дослідження, які ми виконуємо за грантом НФДУ, присвячено вивченню еволюції активних галактичних ядер. Ми навіть вигадали для цього проєкту акронім АРГО (Астрофізичні релятивістські галактичні об’єкти). Наш колектив складається з п’яти фахівців Головної астрономічної обсерваторії НАН України, двох колег із Харкова – з Радіоастрономічного інституту НАН України та Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, а також студентів та інженерів, які допомагають нам у цій справі.
Описуючи об’єкт наших досліджень, ми оперуємо поняттям «життєвий шлях», оскільки активні ядра галактик проходять тиху й більш активну фазу існування, згодом знову затихаючи. Кілька років тому ми з колегами з Університету Гайдельберга змоделювали зіткнення галактик зі включенням їхніх центральних чорних дір (адже у кожній галактиці є масивна чорна діра, яка істотно впливає на динаміку, на температурні режими зоряної системи). Нинішній проєкт, підтриманий НФДУ, теж почасти ґрунтується на моделюванні – переважно чисельному, зі включенням різноманітних релятивістських динамічних членів, пов’язаних із взаємодією зір і газу в центрах галактик із чорними дірами, зокрема подвійними. Крім того, каталогізуємо джерела випромінювання, які бачимо як активні ядра (або ототожнюємо з ними) в різних діапазонах – рентгенівському, оптичному, радіодіапазоні. Для створення такого каталогу використовуємо найостанніші алгоритми машинного навчання – аналізуємо дані на великих комп’ютерах. Отже, наш проєкт має дві великі складові: по-перше, чисельне моделювання, по-друге, аналіз спостережень і створення загальних каталогів активних галактичних ядер.
Нещодавно ми взялися вивчати унікальний об’єкт – потрійну чорну діру в галактиці NGC 6240, відкритій у рентгенівському діапазоні в 2010-х роках. Спочатку вважалося, що чорна діра цієї галактики подвійна, але 2019 року було відкрито ще одну компоненту. Галактика NGC 6240 зацікавила нас із погляду чисельного моделювання злиття складних систем: вона велика, її центральна область простягається на кілька тисяч світлових років, а чорні діри в цій галактиці мають сотні мільйонів сонячних мас. Моделювання ми виконували на одному з найпотужніших суперкомп’ютерів із графічними прискорювачами – в обчислювальному кластері «JUWELS» у Юліху (Німеччина), але з використанням власного обчислювального коду. Наше завдання полягало в тому, щоб визначити так званий час злиття, тобто дізнатись, як швидко складна система остаточно створить одну галактику. За нашими висновками, це станеться доволі швидко – менше, ніж за 20 млн років. У космічному масштабі це практично ніщо.
Крім того, ми чисельно моделюємо динаміку й еволюцію акреційних дисків і акреційних газопилових торів навколо чорних дір. Торік нам вдалося з рекордною кількістю частинок (понад 100 тис.) змоделювати еволюцію такого тору, дослідити його розмір і стійкість (зокрема, визначити параметри стійкості), а також розвиток нестійкості. Отримані дані ми, звісно, порівнюємо зі спостереженнями. Для цього користуємося зображеннями з розташованого в Чилі великого інтерферометра ALMA. Це один із найкращих радіотелескопів, який працює в міліметровому діапазоні.
Каталоги джерел випромінювання ми створюємо на основі інформації, одержаної завдяки так званим великим цифровим оглядам неба (ALLWISE, PanSTARRS 1 тощо). Раніше однією з головних проблем астрономії була замала кількість спостережуваних об’єктів, але сучасні цифрові огляди неба вийшли на той рівень, коли об’єктів уже забагато – сотні мільйонів джерел. Тобто зараз ми бачимо більше, ніж можемо обробити. Після запуску Космічного телескопа імені Джеймса Вебба та Великого синоптичного оглядового телескопа (LSST) ця проблема постане ще гостріше. Наша спільна з харківськими колегами ідея полягає в тому, щоб застосувати до обробки цього велетенського масиву даних методи машинного навчання з використанням чотиришарової нейронної мережі по 21-15-10-5 нейронів, і класифікувати об’єкти за їхніми кольоровими параметрами».
 Доктор історичних наук Оксана Кісь (фото: dyvys.info) |
«Я прийшла в науку 1994 року, здобула дві вищі освіти – з історії та психології, – говорить членкиня Наукової ради НФДУ, завідувачка відділу соціальної антропології Інституту народознавства НАН України (Львів) доктор історичних наук Оксана Кісь. – В історії, з якої я, до речі, отримала червоний диплом, розчарувалася, бо те, що і як ми вивчали, видавалося страшенно нудним, не викликало жодного ентузіазму і бажання присвятити цьому своє життя. А в психології двері аспірантури переді мною зачинили, тому що завідувачеві кафедри, як тоді говорили, «в колективі потрібен був хлопець». Отак я опинилася в Інституті народознавства, де з радістю працюю досі.
На той момент я ще не усвідомлювала, що обидві мої освіти можуть мати цінність і відкривати переді мною нові перспективи в галузях, про існування яких я тоді ще й не знала. Сьогодні займаюся ґендерними студіями, жіночою історією, феміністською та соціальною антропологією, усною історією. Ці назви, напевно, ні про що вам не скажуть, що й не дивно, адже їх не знайти у переліку галузей знань і спеціальностей, за якими готують здобувачів вищої освіти чи присуджуються наукові ступені – формально вони в Україні не існують, і це дуже прикро. Та у світі вони не тільки існують, а й дуже динамічно розвиваються: на рівні великих відділів, у формі дуже поважних наукових часописів, видань, великих міжнародних і національних асоціацій. Саме ці галузі, яких у нас на позір немає, повернули мене до історії, тільки іншої – історії не про держави, інституції, війни й відкриття, а про окремих людей, групи, спільноти, про людське минуле, про те, як переживалися й досвідчувалися ті чи інші події та епохи».
Науковиця продемонструвала учасникам заходу свої праці й зауважила, що найбільше пишається книгою про досвід українок-політв’язнів, яку нещодавно переклали англійською та видали у Гарвардському університеті (США): «Отже, можемо стверджувати, що галузі, про які я згадала, також бувають продуктивними. Та для мене найважливіше те, що такі знання про минуле дозволяють нам не лише краще пізнавати наш історичний досвід, а й краще розуміти те, яким і чому є наше сучасне суспільство, – щоб успішніше вирішувати наші проблеми, краще давати раду тоталітарній радянській спадщині та рухатись уперед».
Відповідаючи на запитання модераторки, Оксана Кісь розповіла про становище жінок у науці та в українському суспільстві: «У деяких галузях в Україні жінок навіть більше, ніж 45%, про які відомо зі статистики. Скажімо, в історичних науках близько 70% дослідників – це жінки. Та якщо придивитись уважніше, то побачимо, що докторський ступінь має лише третина з них. Попри світову тенденцію фемінізації науки (що, звісно, дуже втішно і величезний поступ, адже ще якихось 100 років тому тільки одиниці з жінок могли здобувати вищу освіту й наукові ступені, бути професорами в університетах, посідати кафедри), зростання частки жінок у різних галузях досліджень, як пояснює ґендерна соціологія, одночасно може свідчити про падіння престижу професії та зниження рівня оплати праці. Саме це, на жаль, спостерігається в Україні: науковці-чоловіки залишають цю царину, не бачачи в ній перспектив фінансового успіху, кар’єрного розвитку. Не тому, що в нас немає інтелектуального потенціалу, а тому, що наша наука фінансується за залишковим принципом. Це жахливо й абсолютно неприйнятно.
Головним викликом для жінок у багатьох професіях, очевидно, є так звана «скляна стеля» – ґендерні стереотипи, які стримують самореалізацію та кар’єрний поступ жінок. З одного боку, науковиці часто обтяжені родинними обов’язками, бо наше суспільство покладає цю відповідальність на жінок більшою мірою, ніж на чоловіків. Це відбирає час, який можна було би присвятити професійному розвитку та саморозвитку, підвищенню кваліфікації. З іншого боку, керівники, серед яких чоловіки становлять абсолютну більшість, дуже часто упереджені стосовно співробітниць очолюваних ними установ та підрозділів. Отже, для успішнішого просування в науковій царині жінки потребують більшої віри в себе та свої здібності, більшої родинної підтримки й допомоги в їхніх кар’єрних амбіціях, а також менших упереджень від колег і керівників.
Загалом, візії ролей жінок у сучасному українському суспільстві залишаються доволі консервативними, закриваючи жінок у межах дому та сім’ї. Як на мене, це дуже шкідлива тенденція, адже вона стримує реалізацію різноманітного, різнопланового потенціалу українського жіноцтва (інтелектуального, лідерського, творчого) на користь Української держави, що за інших обставин міг би бути потужним чинником в економіці й інших сферах. Перебуваючи у тривалій багатовимірній кризі, Україна навряд чи може дозволити собі розкіш нехтувати цим жіночим потенціалом».
 Член-кореспондент НАН України Валентин Чебанов (фото – з Facebook-сторінки науковця: https://www.facebook.com/valentyn.chebanov) |
«Мій шлях у науку почався десь із 6-го класу школи, коли батьки придбали мені перший набір «Юний хімік» і я облаштував собі вдома лабораторію, – говорить перший заступник генерального директора з наукової роботи Науково-технологічного комплексу «Інститут монокристалів» НАН України член-кореспондент НАН України Валентин Чебанов. – Потім вступив до Харківського державного університету (нині – Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна), де займався наукою вже з першого курсу. Закінчив аспірантуру, здобув ступінь кандидата, а згодом – доктора хімічних наук. Став професором, членом-кореспондентом НАН України. Шлях триває.
…Наш проєкт за грантом НФДУ – «Поліфармакофорні органічні сполуки на основі пептидоміметиків та анельованих бензодіазепинів» – спрямований на синтез речовин, яких немає у природі. До складу нашої дослідницької команди входять як уже досвідчені науковці, так і молоді вчені – кандидати наук, студенти 3–4 курсів Каразінського університету, а поза штатом – ще й школяр, який цьогоріч екстерном закінчує середню освіту і, сподіваюся, теж стане студентом рідного університету. Цільовими сполуками своїх досліджень ми обрали саме пептидоміметики та бензодіазепини, оскільки вони є фрагментами дуже відомих лікарських засобів (противірусних і психотропних відповідно). До речі, один із пептидоміметиків нині розглядається як перспективний інгібітор (пригнічувач) вірусу SARS-CoV-2. А одна зі сполук нашої власної розробки показала дуже високу противірусну активність – вищу, ніж у речовин, які зараз використовуються у клінічній практиці.
Розповім про підходи, які ми використовуємо. Загалом, існує кілька методів синтезу структурно складних органічних молекул. Перший і найвідоміший – покроковий: спершу створюється одна проміжна сполука, потім інша, потім наступна і в такий спосіб отримують дуже складну органічну сполуку. Другий – підхід на основі скефолдів: синтезується проміжна сполука, яка потім модифікується, завдяки чому можна синтезувати молекулярно різноманітні елементи бібліотеки органічних сполук. Наш шлях третій – використання так званих багатокомпонентних реакцій, який вважається сьогодні найперспективнішим: структурно складні молекули синтезуються, так би мовити, за один синтетичний крок, шляхом одночасної взаємодії трьох і більше (максимум на сьогодні восьми) компонентів. Але крім власне багатокомпонентних реакцій, ми вдаємося до їх комбінацій, що дозволяє швидко синтезувати надзвичайно складні кінцеві органічні сполуки.
Наведу три приклади наших досягнень. Перший – комбінація реакцій Дьобнера й Угі. Для тих, хто не вивчав хімію, це, звісно, виглядає як китайська грамота. Про що йдеться? Ми навчилися керувати напрямом першої трикомпонентної реакції залежно від умов, у яких вона відбувається. Скажімо, використання мікрохвильового випромінювання дає змогу синтезувати один тип сполуки, низьких температур та ультразвуку – інший. Далі ми можемо вводити ці сполуки в наступні трансформації, синтезуючи, наприклад, пептидоміметики за допомогою реакції Угі.
Другий приклад: за рахунок чотирикомпонентної реакції ми синтезуємо цілий набір проміжних сполук, кожна з яких містить потрійний зв’язок. Найцікавішими для нас є сполуки з потрійним зв’язком усередині ланцюга − завдяки мікрохвильовій активації ми можемо не використовувати коштовні, важкодоступні в Україні та непрості у використанні рутенієві каталізатори для подальшого синтезу кінцевих сполук, передусім бензодіазипінів. Це справді чудовий результат.
Третій приклад – послідовне утворення доволі складних молекул: за рахунок першої багатокомпонентної реакції ми створюємо сполуку, потім модифікуємо її у пептидоміметик, фрагмент якого теж можна модифікувати, завдяки чому отримуємо карбонову кислоту, карбоксильну групу якої далі вводимо у реакцію Угі... й у такий спосіб нарощуємо пептидоміметик. Тобто, по суті, ми створюємо пептиди неприродної та дуже складної структури.
Однак синтезувати сполуку ще не достатньо – потрібно її ідентифікувати, а також проконтролювати перебіг реакцій. Для цього нам у НТК «Інститут монокристалів» НАН України доступні низка методів: ядерно-магнітний резонанс, рентгеноструктурні дослідження, хроматографічні методи, елементний аналіз та інші. Торік завдяки гранту НФДУ ми витратили чималі кошти на закупівлю додаткового унікального обладнання. А у 2021–2022 роках плануємо витратити ще більше, аби придбати рідинний хромато-мас-спектрометр і проточний реактор.
Ми з колегами також досліджуємо біологічну активність сполук, які синтезуємо. Це доволі велика робота. Тому у медичній хімії на перших етапах зараз не обійтися без досліджень in silico, тобто комп’терних розрахунків. Плануємо займатись і молекулярним докінгом, і фармацевтичним скринінгом. Наразі створюємо фармакофорні моделі для рецепторів, цікаві з погляду подальших досліджень – як можливі протиракові та противірусні препарати.
У найближчому майбутньому перед нами стоять завдання синтезу широкого ряду сполук, вивчення їхніх фізико-хімічних властивостей, створення фармакофорних моделей і проведення докінгу, а також вивчення мембранотропної активності наших речовин на модельних ліпідних мембранах і еритроцитах.
Перші результати роботи за цим проєктом уже опубліковано: цьогоріч вийшли дві наші наукові статті, обидві – у журналах, які реферуються найвідомішими наукометричними базами даних. В обох публікаціях зазначено, що дослідження виконувалися за кошти НФДУ».
 Академік Олександр Кордюк (фото: Всеукраїнський форум «Україна 30») |
Директор Київського академічного університету (КАУ) Олександр Кордюк, нещодавно обраний академіком НАН України, розповів, що прийшов у фізику за наполегливою порадою свого шкільного вчителя фізики, вищу освіту здобув у Київському відділенні Московського фізико-технічного інституту, яке згодом було реорганізовано в КАУ – державну наукову установу, а також виступив із доповіддю «Багатозонність електронних станів: фізика і застосування», присвяченій науковому проєкту, який команда КАУ виконує за грантом НФДУ.
«Електрони, які визначають властивості матеріалів, фізикам зручніше розглядати не у звичному для нас чотиривимірному просторі (координати і час), а в так званому оберненому просторі – просторі імпульсів та енергій. У ньому електрони локалізовані в такий спосіб, що групуються у певні зони (набори точок, станів у просторі), – пояснює вчений. – Ці зони не є суто теоретичним концептом, як вважалося раніше: розподіл електронів в оберненому просторі можна побачити завдяки методу електронної фотоемісійної спектроскопії з кутовим розділенням. Явище багатозонності електронних станів цікаве для дослідження надпровідності, оскільки електронна структура матеріалу визначає його властивості. Навіть простим матеріалам не властива однозонність електронних станів, а у високотемпературних надпровідників (зокрема, на основі заліза) зі складними властивостями, відповідно і значно складніша електронна структура. І мій досвід, і результати наших досліджень підказують, що ключ до високотемпературної надпровідності, який науковці шукають уже понад 30 років, полягає саме в багатозонності, зокрема в існуванні малих зон електронних станів поряд із великими. Це одне з найамбітніших питань, які ми досліджуємо в межах проєкту, є, по суті, виявленням механізму високотемпературної надпровідності. Та навіть якщо ми не знайдемо відповіді на нього, то принаймні полегшимо, скоротимо шлях до неї.
У межах проєкту за грантом НФДУ ми вивчаємо також зв’язок багатозонності електронних станів із певними практичними застосуваннями. Серед найперспективніших з-поміж них – квантові технології, зокрема квантовий комп’ютер. На розвиток цього напряму та створення надпровідного квантового комп’ютера провідні держави і комп’ютерні компанії світу (такі, як Google, IBM) витрачають зараз мільярди доларів. За запитом «квантовий комп’ютер» інтернет-пошуковик Google запропонує вам фотографії, на яких зображено щось на зразок гірлянди. Насправді це не сам квантовий комп’ютер, а лише кріостат, тобто система його охолодження, а квантовий комп’ютер приклеєний знизу. Він, по суті, є набором так званих надпровідних кубітів, які мають між собою «контактувати» – це називають когерентно переплетеними станами. Щоб такий комп’ютер працював, потрібно «скогерувати» близько тисячі кубітів. У цьому і полягає головна проблема – в декогеренції, адже поки кубіти спілкуються в мікрохвильовому діапазоні, необхідної когерентності між ними не вдається досягти через температурні флуктуації. Навіть за такої низької температури, як 15 мілікельвінів. Наразі кубіти виготовляють з алюмінію, що технологічно зручно, але не дає змоги досягти необхідного прориву у числі переплетених кубітів.
Перспективним видається застосування з цією метою високотемпературних надпровідників, що дало б змогу істотно збільшити частоту спілкування між ними завдяки притаманним їм більшим енергетичним щілинам, однак це надзвичайно важко. Нашій дослідницькій групі знадобилося три роки, аби виконати просте, як на мене, завдання – реалізувати (що ми, до речі, зробили першими у світі) джозефсонівський перехід із надпровідником на основі заліза. Однак певна характеристика переходу, що визначає частоту спілкування кубітів і є пропорційною енергетичній щілині, виявилася дуже малою. І хоча ми очікували протилежного, негативний результат, як це часто буває, дозволив нам з’ясувати симетрію надпровідного параметру порядку – підтвердити, що він змінює знак.
Проте нещодавно виявилось: якщо між ніобієм і провідником на основі заліза розмістити прошарок полікристалічної міді, який не є надпровідником і має лише погіршувати надпровідні властивості інших матеріалів, то ця характеристика, навпаки, збільшується в 40 разів. Виконуючи проєкт за грантом НФДУ, ми зрозуміли, що цей ефект пов’язаний із багатозонністю електронних станів. Це надзвичайно важливий фундаментальний результат. Він відкриває перспективи використання нашого багажу знань про складність електронної структури та надпровідного параметру порядку для інженерії нових приладів, для досягнення прогресу в галузі квантових комп’ютерів. Відповідну статтю ми подали до відомого фахового рецензованого журналу «Physical Review Letters».
[Публікація вийшла в журналі у червні].
Більше інформації з цієї теми розміщено на інтернет-сторінках
Центру квантових матеріалів і квантових технологій КАУ, який ми розвиваємо з прицілом на залучення молоді, та власне самого
проєкту як частини роботи Центру. У нас також виконується проєкт
UKRATOP, який дає молоді можливість постажуватися за кордоном.
Лекції за цим проєктом – і наукові, і науково-популярні – ми удоступнили
на YouTube-каналі КАУ. Серед інших, сказати б, «модних» у світі напрямів підготовки студентів КАУ варто згадати біофізику та машинне навчання».
На завершення академік Олександр Кордюк зазначив, що наукою займаються допитливі люди, які не хочуть витрачати своє життя на нецікаві речі: «Мене завжди цікавило і те, як влаштовано світ, і сам процес дослідження. Наукою неможливо займатись як хобі, у вільний від основної роботи час. Наука потребує вашого часу цілком. Але щоб це збагнути, необхідно мати певний досвід, яким не поділишся з іншими на словах. Тому викладачі-науковці допомагають студентам КАУ самостійно в цьому пересвідчитися, здобувши власний науковий досвід».
За інформацією Пресслужби НАН України,
Головної астрономічної обсерваторії НАН України,
Науково-технологічного комплексу «Інститут монокристалів» НАН України,
Інституту зоології імені І.І. Шмальгаузена НАН України
та Київського академічного університету