Академик Исаак Берсукер: «Я придерживаюсь правила позитивного (оптимистического) отношения к окружающему миру».

Диалог Президента Академии наук Молдовы Г. Дука с Академиком И. Берсукер

ГД: Г-н академик, поздравляю Вас с 90-летием со дня рождения.

ИБ: Спасибо.

ГД: В свои 90 лет Вы продолжаете вести активную научную деятельность. Расскажите нам вкратце о своей работе.

ИБ: Продолжаю заниматься своим любимым делом - исследованиями по развитию теории эффекта Яна-Теллера и его применениям – так называется то направление в физике и химии, в котором мною сделано открытие в период работы в Институте химии Академии наук Молдовы.

Только в прошлом, 2017 году,  мною опубликовано 9 научных работ в престижных международных научных журналах, из них 2 без соавторов.

ГД: Такое большое число публикаций представляется необычным для любого возраста. Как вам это удалось?

ИБ: Главное здесь - это новизна и востребованность нашего направления работ и те новые идеи, которые удаётся генерировать. Помогает также то обстоятельство, что в теоретической части работы не требуются дорогостоящие лабораторные исследования, а возможности Интернета позволяют нам эффективно сотрудничать со многими учёными в разных странах.

ГД:  Критерии инновационности и практической значимости работ очень важны и для нас, ученых, работающих в Молдове. Хотя мы все понимаем, что практические разработки должны основываться на базовых, теоретических предпосылках. А с кем Вы сотрудничаете в научной деятельности?

ИБ: Со мной работают несколько исследовательских групп: в Кишинёве – в лаборатории квантовой химии, катализа и физических методов исследования Института химии АН Молдовы, в США - в Университете штата Вашингтон в Сиэтле, в АН России - в Институте им.Иоффе в Санкт-Петербурге и в филиале АН в Екатеринбурге, в Китае - в Технологическом институте в Харбине, в Германии - в Международной магнитной лаборатории в Дрездене, в Испании - в Университете г. Сантандер.

ГД: Действительно, в современном мире наука не может ограничиваться пределами одного государства. Но мы все очень ценим вклад наших соотечественников в развитие мировой науки. Не могли Вы рассказать нам в доступной форме о значимости хотя бы некоторых из опубликованных Вами в прошлом году 9 работ?

ИБ: В работе с участием четырёх групп из трёх стран (США, Германия, Россия) нам удалось выявить новый эффект: «квантовое туннелирование, индуцированное магнитным полем». Туннелирование - это очень важное явление во многих процессах в физике, химии и биологии, но в некоторых случаях оно запрещено квантовыми законами (из-за ортогональности электронных состояний). Нам удалось показать, теоретически и экспериментально, что эти запреты можно преодолеть с помощью внешнего магнитного поля и таким образом разрешить запрещённое туннелирование. Эта работа опубликована в одном из наиболее престижных физических журналов - Physical Review.

Другая публикация (в журнале FlatChem, Elsevier), где я являюсь единственным автором, посвящена проблеме управления строением и свойствами двумерных молекулярных систем, используя псевдоэффект Яна-Теллера (в этом направлении есть работы, выполненные совместно с Институтом химии АН Молдовы). Двумерные системы (молекулярные образования типа плоской сетки, например, графен) получили интересные приложения в электронике, и их исследования считаются очень важными («hot topic»; журнал FlatChem создан специально для подобных важнейших публикаций). Многие из синтезированных систем такого рода получаются «гофрированными», и это сильно влияет на их свойства. Мы показали, что это гофрирование получается благодаря проявлению  псевдоэффекта Яна-Теллера, а при помощи целевого внешнего воздействия (координирование к другим атомам, окислительно-восстановительные инъекции, замещение и др.) можно подавить этот эффект и устранить гофрирование.

Во второй публикации (Journal of Physics, London) я обращаю внимание на новые направления в науке о материалах (Materials Science), которые возникают благодаря  эффекту Яна-Теллера, и привожу примеры конкретных результатов, которые мы получили в этой области. В частности, мы показали, что при проявлении динамического эффекта и псевдоэффекта Яна-Теллера некоторые свойства твёрдых тел, такие как диэлектрическая восприимчивость, электрострикция, флексо-электричество, etc., возрастают в тысячи раз. Эти вопросы нашли отражение и в целом ряде других наших публикаций.

Интересные результаты получены во всех девяти опубликованных работах.

ГД: В нашей Академии наук тоже сейчас получили развитие направления исследований, направленные на получение и испытание новых материалов для энергетики, катализа, ряда промышленных процессов, в том числе композитных материалов, на  основе наночастиц, на основе новых синтезированных органических и неорганических соединений. А связаны ли недавно опубликованные Вами работы с открытием, которое Вы сделали в Институте химии АН Молдовы?

ИБ: Непосредственно. В работе, опубликованной в Physical Review, и в работах по новым материалам туннелирование стало основным объектом исследования, и это именно то самое туннелирование, которое я предсказал в своём открытии. Естественно, что область исследований в этом направлении (называемое эффектом Яна-Теллера) с годами сильно расширилась, однако явление туннелирования остаётся важной её частью.

ГД: Эффекты туннелирования также проявляются в химических и физических системах, и несколько научных коллективов в Молдове также занимаются его изучением. 

На основании Вашего солидного опыта научной работы в Молдове и США, не могли бы Вы охарактеризовать состояние науки в нашей стране? Как она должна развиваться, по Вашему мнению?

ИБ: После распада СССР и сложного переходного периода в Академии наук Молдовы всё же сохранилась часть фундаментальной науки (в отличие от большинства других республик, где она исчезла в результате “business-like” преобразований). Недавно Парламент Республики принял решение о реформировании Академии наук, передав руководство научными учреждениями Республики бюджетному министерству. При обсуждении этого вопроса я обратился к парламентариям с письмом, где изложил мотивы, по которым предложенные преобразования могут сказаться на «бесприбыльной» фундаментальной части науки, которую лучше бы сохранить за Академией. Прикладные науки менее «беззащитны», но они не могут развиваться успешно без непосредственного влияния фундаментальных наук. Это мнение совпадает со взглядами многих учёных (я был приятно удивлён, узнав, что несколько дней назад 400 членов Академии наук России обратились с письмом к Президенту В.В.Путину с изложением примерно тех же аргументов против передачи учреждений Академии министерствам).

Моё мнение – Академия наук все же должна участвовать в руководстве фундаментальной науки, что будет способствовать развитию всей науки в Республике и улучшит атмосферу образования и инноваций в целом.

В то же время хочу отметить, что, проживая в США, продолжаю постоянно следить за деятельностью Академии наук Молдовы, работой ее ученых и отмечаю для себя наиболее ценные и интересные достижения. Насколько мне известно, Вы разработали в области химии оригинальную теорию о новом типе соединений - комплексах  с частичным переносом заряда, которая позволила объяснить и предсказать целый ряд процессов в природной среде и в технологиях. Не могли бы Вы подробнее рассказать о новых аспектах применения этой теории, ее значимости?

ГД: Постараюсь изложить основные положения вкратце. В молекулярном комплексе каждая молекула в значительной степени сохраняет свою химическую и физическую индивидуальность. А при образовании комплексных соединений с частичным переносом заряда  изменяется распределение заряда и, соответственно, меняется электронная структура молекул. Возникающие при этом соединения могут обладать уникальными ценными свойствами, включая парамагнитные, диэлектрические, каталитические.

Нами показано, что комплексы с частичным переносом заряда образуются и играют существенную роль в целом ряде важнейших процессов, происходящих в природных и технологических системах. Их образование и роль выявлены, например, при изучении элементарных механизмов взаимодействия ионов металлов в восстановленной и окисленной форме с пероксидом водорода, аскорбиновой кислотой, дигидроксофумаровой кислотой, катехином и другими соединениями. Эти работы проводились в  Государственном университете Молдовы под моим руководством начиная с 80-х годов прошлого века.

Очень важна роль изученных металлокомплексов в каталитических процессах: ведь они обладают высокой активностью, специфичностью и возможность модификации металлокомплексных соединений способствуют их широкому внедрению в промышленное производство. Важной особенностью гомогенного катализа металлокомплексами является его специфичность. Этого удается добиться путем подбора числа координационных лигандов, носителей, растворителя. Например, разработанный процесс производства тетралина (добавки к топливу) гидрированием нафталина с использованием комплексного катализатора показал эффективность в десятки раз выше, чем у скелетного никеля.

ИБ: Если мы говорим о природных биохимических процессах, роль металлокомплексов и здесь очень важна?

Да, это так. Выявлено, что в природных биохимических процессах катализаторами чаще всего являются металлоферменты, координационные соединения переходных металлов и ионы этих металлов. Их ключевая особенность в том, что они обеспечивают  стабильность работы и исключительную селективность процесса. Например, почти во всех живых организмах, от бактерий до млекопитающих, гидроксилирование связей С-Н в алканах (процесс, определяющий функционирование нервной системы) катализируется цитохром Р-450-монооксигеназами, содержащими в активном центре железопротопорфирин – комплексное соединение, в котором железо связано с белком.  

Приведу еще пример. При окислительном стрессе в человеческих тканях возникают повреждения, которые сопровождающиеся кровотечением. При этом происходит разрушением эритроцитов и высвобождение из них гемоглобина, который, в свою очередь, взаимодействует с различными окислителями. Возникает целый каскад реакций, разрушающих организм человека. В подавлении таких процессов важную роль играют антиоксиданты (токоферол, аскорбат, глутатион), которые подавляют образование свободных радикалов и пероксидов. Защитные процессы включают и реакции образования комплексных соединений  железа и гашение активных частиц.

ИБ: Вы исследовали еще и окислительно-восстановительные процессы в пищевых продуктах, что очень важно для условий Молдовы. Ведь производство и переработка сельскохозяйственной продукции стало одной из ведущих отраслей экономики. Могут ли  результаты Ваших работ могут помочь улучшить производство пищевой продукции в стране?

ГД: Хотелось бы отметить и теоретическую, и прикладную стороны наших исследований. В пищевой и винодельческой промышленности одним из важнейших метаболических циклов является цикл превращения винной кислоты и ее промежуточных продуктов в щавелевую кислоту. Ионы железа и меди служат катализаторами отдельных стадий этого цикла. При изучении превращений оксикислот с участием переходных металлов нами было показано, что результаты могут быть использованы для моделирования сложных химико-биологических процессов формирования качества вина, соков и других напитков.

Например, нами обнаружено, что такие сильные восстановители, как дигидроксифумаровая кислота и редуктон триозы тормозят процесс окислительной конденсации полифенолов, даже в присутствии винной, лимонной, яблочной, янтарной кислот, за счет взаимодействия с промежуточными радикалами. Это означает, что найдены вещества, способные предотвратить быстрое окисление и ухудшение качества производимых вин и соков.

ИБ: Вы непосредственно и сформированная Вами научная школа на протяжении многих лет занимаетесь изучением процессов, происходящих в природных системах, в частности, в пресных водах, таких как самоочищение, окисление и др. Каких наиболее интересных результатов удалось достичь в этой области?

ГД: Ионы и комплексы металлов играют особую роль в процессах формирования  качества природных вод. В условиях солнечного излучения и присутствия в воде ионов металлов и пероксида водорода может происходить конденсация полифенолов в природной воде с образованием окислительных форм, что способствует окислительному разрушению загрязняющих компонентов. При этом комплексообразование ионов металлов значительно усложняет механизмы протекания каталитических процессов в объектах окружающей среды.

ИБ: Как видно, и результаты, и перспективы Ваших научных работ, помимо теоретического аспекта, тесно связаны с интересами промышленно-экономического развития Молдовы. Но не только – ведь вопросы осуществления технологических процессов в мягких, селективных условиях, а также проблемы охраны окружающей среды, охраны здоровья, сохранение качества пищевых продуктов представляют интерес во всемирном масштабе, практически для всех стран, в том числе и для таких промышленно развитых держав, как США, где я сейчас работаю. Это открывает хорошие перспективы для сотрудничества.  

ГД: Спасибо за интересную научную дискуссию, г-н Берсукер. Давайте «поговорим о жизни». Известно, что с возрастом здоровье человека и его умственные способности ухудшаются, и возможности вести научные исследования, вообще говоря, снижаются. Ваша активная деятельность показывает, что это не всегда так. Следуете ли Вы специальным правилам, ведёте ли особый образ жизни, который помогает Вам в этом?

ИБ: Никакого специального образа жизни у меня нет, но я придерживаюсь правила позитивного (оптимистического) отношения к окружающему миру. Это означает: искать во всём положительное начало, «не сдаваться» болезням, отбрасывать мысли о годах, например, о том, что пора прекратить работу и «выйти на пенсию» по-существу, и т.д. Я всем советую такой «позитив». Например, когда я пригласил моего коллегу, лауреата Нобелевской премии К.А.Мюллера на конференцию по эффекту Яна-Теллера в Швейцарии (я председатель Международного Комитета по организации этих конференций), он сначала отказался, ссылаясь на болезни. Я посоветовал ему забыть о болезнях, настроиться на «позитив». Он принял во внимание мой совет и впоследствии был очень благодарен (кстати, профессор Мюллер дважды приезжал к нам в Кишинёв). Позитивное отношение ко всему мне помогает, но оно, конечно, не заменяет медицину. В этом отношении хочу отметить, что по моему опыту и опыту моих коллег, состояние  медицинской помощи в Молдове относительно хорошее.

ГД: Как известно, многим людям свойственны эгоизм, зависть, жадность и другие отрицательные черты характера. С Вашим жизненным (и научным) опытом, как Вы думаете, с чем эти негативные свойства человека связаны, и можно ли их преодолеть?

ИБ: Вы задаёте интересные вопросы, на которые трудно ответить (студент на экзамене сказал бы, что это вопрос «на засыпку», ибо на него нет действенного ответа). Вы не найдёте в литературе сколь-нибудь серьёзного ответа на этот вопрос. Всё же некоторые общие соображения по этому поводу можно попытаться сформулировать.

Поведение человека, как и базовая программа его деятельности, определяются его ДНК плюс влиянием (ограничениями) внешнего окружения, которое не контролируется ДНК. ДНК человека сформировалась, когда он в результате отбора выжил в тяжёлой борьбе с окружением за себя, свою семью, свой род и т.д. В итоге, сформировавшаяся в течение тысячелетий в борьбе за выживание ДНК человека сугубо эгоистично (и таким оно является для всех живых существ). С развитием цивилизации серьёзное влияние на поведение человека оказывает окружение, а именно воспитание и образование, религия, развитие умственных способностей и понимание того, что для жизни в обществе нужно дать жить другим. Это серьёзно ограничивает его эгоистическое начало, но не снимает его, ибо ДНК передаётся по наследству в основном без изменений. Вы можете наблюдать эту борьбу двух начал в любой человеческой деятельности. Отрицательные черты характера человека определяются преобладанием его эгоистического начала, в той или иной мере подавленного пониманием ограничений окружения.

Зная их происхождение, можно ли подавить (уменьшить) отрицательные черты человека? Коренным решением проблемы могло бы стать «редактирование» эгоистического начала в ДНК человека. Хотя учёные в области молекулярной биологии уже делают первые шаги в направлении манипулирования структурой ДНК с помощью операции CRISPR, пройдёт немало времени (много десятков лет), пока станет возможным столь серьёзно (целевым образом) вмешаться в характер поведения человека и произвести в нем изменения.

 Но есть вторая часть «уравнения» - влияние окружения. Здесь остаётся непочатый край деятельности: через воспитание, образование, науку и культуру в относительно благополучном обществе можно повлиять на поведение человека, подавляя его эгоистическое начало.

ГД: Вы были у нас в Кишинёве примерно год назад, когда можно ждать Ваш следующий приезд?

ИБ: В Кишинёвё я родился и провёл большую часть жизни и деятельности, в Кишинёве могилы моих предков. Приезжаю сюда с удовольствием. Благодаря Интернету нахожусь в постоянном контакте с лабораторией квантовой химии Института химии (с которой сотрудничаем), руководимой Н. Горинчой, держу связь с директором Института Т. Лупашку, с моими друзьями, с семьёй Ковалёвых, с писателем Б.Друцэ и со многими другими. По возможности, стараюсь приезжать каждый год. Всегда рад встречаться  свами, господин президент. Во многом мы единомышленники.

ГД: Желаю вам доброго здоровья и дальнейших творческих успехов.                   

ИБ: Спасибо, взаимно.

 

Обсудить

Другие материалы рубрики