Цитировать по памяти Фрэнсиса Бэкона и Галилея, разбираться в сложных химических реакциях и свято верить в науку – каково это? Артем Полынцев, студент 4-го курса направления «химия» (ИХиХФТ), вышел в финал престижного всероссийского конкурса «Наука будущего – наука молодых». «ЗН» поговорила с талантливым химиком о пути к первым научным открытиям.
Конкурс, в котором Артем принял участие, организован для студентов бакалавриата, магистратуры и аспирантуры. Заявить о себе в научном сообществе еще на первой ступени высшего образования – большой успех. Работа Артема лежит в области квантовой химии, а именно квантово-химического моделирования, и посвящена способам учета сольватаций:
– Большинство химических реакций протекают в жидкой фазе. Конечно, есть и такие реакции, что наблюдаются и в твердом веществе и, разумеется, в газе, однако подавляющее большинство – именно в растворе, включая в себя биохимические реакции, которые протекают в живом организме. Чтобы исследовать эти реакции и находить какие-то закономерности, реакции нужно моделировать. Для этого как раз и используются методы квантовой химии. При описании реакции в жидкой фазе всегда важно учитывать влияние растворителя. Если это не учесть, то и результаты будут некорректные. Реакции, как нам известно, протекают не в вакууме, а в среде растворителя, который существенно изменяет механизм их течения. Существует множество различных способов, как учитывать влияние растворителя, но до сих не выработано универсального – быстрого и дешевого в плане работы вычислительных станций. Моя работа посвящена методам, которыми лучше всего учитывать растворитель, – объясняет молодой химик Артем Полынцев.
Для исследования были выбраны два класса объектов: гидратация ионов и диссоциация комплексов. На этих объектах тестировались модели сольватации. Тестирование показало, что неявные модели хуже справляются с обеими задачами, а лучшие результаты достигаются в рамках полуявной модели, а также полуявной многомасштабной модели. Неявная модель заключается в том, что множество молекул воды аппроксимируется с помощью непрерывного континуума, который отражает влияние среды. Полуявная модель отличается тем, что в пространство включается некоторое конечное количество молекул растворителя, при этом учитываются явные молекулы, ближайшие к сольватируемой частице, и дальнодействующие силы, благодаря континууму, который накладывается «сверху». Полуявная многомасштабная модель использует полуэмпирические методы и этим отличается от простой полуявной модели.
Исследование Артема Полынцева можно по-настоящему назвать междисциплинарным. Квантовая химия является пересечением сразу нескольких областей – квантовой механики, физической и классической химии.
– Проблема, которую я частично пытаюсь решить в своей работе, весьма актуальна: нахождение оптимального способа расчетов поможет продвинуться в моделировании химических процессов, в том числе позволит коснуться вопросов, на которые невозможно ответить в эксперименте либо это сделать крайне трудно. Эксперимент всегда дороже, чем расчеты. Я уверен, что те же биохимические реакции могут быть исследованы более глубоко с помощью методов сольватации, которым посвящена моя работа.
Останавливаться на достигнутом Артем не собирается и намерен продолжить свои исследования в магистратуре и аспирантуре, осваивая новые методы и подходы, а также параметры расчетов. В университет Артем поступил уже зная, что будет заниматься наукой, – это было его главной целью. Еще в школьные годы он прочел книгу Эрика Темпла Белла «Творцы математики», которая произвела на него сильное впечатление как книга о великих ученых, их открытиях и истории развития научной мысли.
– Эта книга показала мне, что наука – не набор разрозненных фактов, а целостная, логичная система идей и следствий. За ней последовали и другие: «Происхождение видов» Чарлза Дарвина, ставшая для меня примером подлинно честного и чистого научного мышления великого ученого, и «Что такое жизнь?» Эрвина Шредингера, которая побудила меня глубже задуматься о фундаментальных вопросах возникновения и организации живого. Еще до поступления я выбрал направление своих научных интересов – физическую и квантовую химию. Именно в этих областях сосредоточены все еще нерешенные вопросы, и их разрешение определит не только будущее химической науки, но и наше понимание процессов, происходящих в живых системах.
Вместе с научной карьерой Артем планирует развиваться как преподаватель. Он уверен, что обучение студентов помогает исследователю понимать свой предмет еще лучше. Большой вклад в достижения молодого химика сделали преподаватели родного института. Уже на первом курсе Артем записался в научный кружок Сергея Александровича Безносюка, заведующего кафедрой физической и неорганической химии АлтГУ. Его впечатлили «научный авторитет, масштаб личности и глубина мысли» маститого ученого. С той поры Сергей Александрович стал для студента ориентиром и большим примером. Также молодой химик отмечает Юлию Владимировну Бодрову и Ольгу Андреевну Маслову, в частности, их курсы по физической и квантовой химии – основа для исследований, представленных на конкурсе.
– Определяющую роль в моей истории сыграл научный руководитель Андрей Валерьевич Рябых. Я познакомился с ним еще на первом курсе на занятиях по общей химии и с тех пор работаю под его руководством. Это сотрудничество стало не просто этапом в моем обучении, а фундаментом моего профессионального становления и научного мировоззрения. Стиль преподавания Андрея Валерьевича всегда отличался живостью, увлекательной подачей, глубиной и неиссякаемым энтузиазмом. Для меня он не просто пример настоящего ученого, полностью преданного науке, но и наставник, который своим отношением к делу вдохновляет и задает высокую планку, к которой хочется стремиться.
Артему мы задали закономерный вопрос: правда ли, что лабораторные – любимая часть работы и исследований химика? Оказалось, что Артем – химик с душой теоретика! Ему больше нравится не работа в лаборатории, а расчеты, работа с реакциями, которые возможно предсказать и смоделировать «на кончике пера», не прибегая к эксперименту. Прошлой осенью в «ЗН» (№ 35 от 8 ноября 2024 года (1776)) вышло интервью с научным руководителем Артема Андреем Валерьевичем, в котором он рассказал, как химикам необходимо знание математики, и призвал студентов не бояться вычислений – они помогут открыть новые горизонты в химической науке.
Можно сказать, что в этом смысле каждый учитель продолжается в своем ученике, и Артем стал продолжателем взглядов своего наставника:
– Да, математика – это язык, на котором написана книга природы, писал Галилей. Чтобы что-то понимать не только в науке, но еще и в жизни в целом, необходимо понимать математику.
Артем также увлекается изучением философии: читает Мишеля де Монтеня, Фрэнсиса Бэкона и Рене Декарта.
– Когда появляется свободное время от учебы и работы, я люблю гулять. Но скажу так: когда я не работаю, я все равно думаю о работе…
Любимая книга? «Фауст» Гете
Любимая музыка? Мне очень нравится классическая музыка. Например, седьмая симфония Бетховена и Requiem Моцарта.
Любимая цитата? Знание и могущество человека совпадают, ибо незнание причины затрудняет действие. Природа побеждается только подчинением ей, и то, что в созерцании представляется причиной, в действии представляется правилом (Фрэнсис Бэкон)
Анна ЗАГОРУЙКО
