С тех пор, как человечеству стала известна одна из сокровеннейших тайн природы - генетический характер наследственности, а спустя четыре десятилетия и материальная основа гена-ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты), ученые всех стран пытаются расшифровать последовательности нуклеотпдов, из которых они состоят.
Дело это чрезвычайно трудное. И только с помощью химического "ключа" оказалось возможным открыть дверь "за семью печатями". А если точнее, с помощью химии радиоизотопов, потому что рассекретить тайнопись нуклидов можно, только синтезировав соединение идентичное, но меченное радиоактивным изотопом (изотопы - это атомы одного и того же химического элемента, отличающиеся массой ядра. Ядра изотопов при разном числе нейтронов содержат одинаковое количество протонов. Изотопы одного элемента занимают общее место в периодической системе Д. И. Менделеева).
Радиоактивные изотопы, проникая в клетку, обнаруживают себя благодаря излучению. Но они же способны и разрушать молекулу, в которую введены, если излучение окажется жестким.
Первые радиоактивные изотопы азота, кремния, фосфора были получены искусственным путем выдающимися французскими физиками И. и Ф. Жолио-Кюри. Это были первые изотопы, созданные человеком, а не природой!
Стабильные изотопы, то е?ть не обладающие свойством радиоактивного излучения, образовались когда-то в результате ядерных реакций, протекающих в природе. Радиоактивные изотопы также есть в природе, но большинство их рождается в атомном вихре, в ядерном реакторе или на ускорителе, где облучается какой-нибудь тяжелый элемент, например, уран. Облучение сопровождается делением ядер.
Активность излучения, сопровождающего деление атомных ядер, определяется с помощью специальной меры - кюри, получившей свое название в честь знаменитого французского физика. Кюри - это активность излучения грамма радия в одну секунду.
Прежде, чем получить обогащенное радиоактивным изотопом нужное соединение, химик вынужден решить несколько задач. В первую очередь он должен хорошо очистить соединение, которое предстоит исследовать.
А очистив, "метит" его изотопом.
Метод изотопных индикаторов называют еще методом меченых атомов. При этом исследователь всегда отдает предпочтение изотопу с мягким бета-излучением, имеющим длительный период полураспада, поскольку только такой изотоп дает возможность регистрировать меченые атомы на протяжении длительного времени. Более того, по интенсивности излучения несложно определить и суммарное количество элемента, а не только расположение меченых атомов в изучаемой молекуле.
Без дшченых атомов сегодня невозможно ни одно серьезное исследование биологических процессов на молекулярном уровне, и нужда в них химии, медицины, биологии, селекции чрезвычайная. До недавнего времени один из главных поставщиков "меченых" соединений для нужд страны - ГППХ располагал, к сожалению, крайне неравномерной номенклатурой. Институт производил, например, около трехсот наименований соединений с радиоактивным углеродом, вдвое меньше с тритием (радиоактивным изотопом водорода), а с радиоактивным фосфором всего семь. Для такой "скудности" было, разумеется, очень серьезное основание: работать с изоюпом фосфор-32Р, а именно с ним имели дело исследователи, чрезвычайно трудно. Во-первых, жесткое излучение изотопа требует в лаборатории специальных мер защиты. Во-вторых, период его полураспада невелик - чуть больше 14 дней. Бывает, например, что эксперимент еще не завершится, а "меченое" соединение уже перестает о себе заявлять излучением. К тому же фосфор-32Р еще и "капризен", так как склонен в отличие от своих изотопных собратьев образовывать аэрозоли. А эта взвесь соединений радиоактивного фосфора в лаборатории - и вред здоровью ученых, и помеха в работе.
В общем, изотоп фосфор-32Р труден в работе, к тому же и дорог. Поэтому многие ученые-радиохимики во всем мире предпринимали неоднократные попытки получить другой радиоактивный изотоп - фосфор-ЗЗР. Но все они оказывались безрезультатными. И это несмотря на то, что способ получения и основные свойства изотопа - ЗЗР было предсказать нетрудно на основании знания общих законов радиоактивного распада.
Ученые не жалели сил и времени, чтобы получить этот изотоп. Подумать только, продолжительность полураспада его обещала быть 25 суток (многие эксперименты можно было бы завершить за такой срок), и в то же время уровень излучения в 7 раз ниже, чем у фосфор-32Р. К тому же соединения, меченные изотопом фосфор-ЗЗР, могли быть получены в высочайшей степени радиохимической чистоты.
Молодые ученые ГИПХа, как я уже говорил, решили эту проблему.
Но почему все-таки зарубежные ученые, располагающие самым уникальным оборудованием, потерпели неудачу?
С поиска ответа на этот вопрос, как предписывает гипховская Школа (учтя ошибки предшественников), и начали они свою работу. И очень скоро пришли к выводу, что ученые и не могли получить фосфор-ЗЗР, поскольку не располагали для этого близким по массе элементом - серой-338, которую прежде не удавалось получить.
Потребовалось ответить и еще на один вопрос: а если бы предшественники все-таки располагали серой-335, они смогли бы получить радиоактивный фосфор-ЗЗР или нет?
Ответ оказался в то время также отрицательным, потому что превращение одного вещества в другое могло бы произойти только под воздействием сверхмощных потоков нейтронов, а источником такого излучения предшественники не обладали.
Химики ГИПХа обратились за помощью к коллегамфизикам. К тому времени в СССР впервые в мире уже была получена элементарная cepa-33S, и главная заслуга в этом принадлежала ученым Института атомной энергии имени П. В. Курчатова. К ним-то и обратились ленинградские химики с просьбой создать сырьевую базу для получения изотопа фосфор-ЗЗР. И изотоп cepa-33S, выделенный из изотопного моря естественной серы, в Институте атомной энергии был передан ГИПХу.
Но драгоценную cepy-33S еще предстояло "обстрелять" в реакторе нейтронным "градом" и отделить от нее фосфор-ЗЗР, образовавшийся на стенках кварцевой ампулы под воздействием облучения. А для этого пришлось создать специальную аппаратуру, позволившую осуществить такое разделение старым, добрым химическим методом - отгонкой. И в конце концов изотоп фосфор-ЗЗР был получен, и стал тем самым "ключом", что, "войдя" в молекулу, двадцать пять дней непрерывно посылает исследователям сообщения о своем положении и всех превращениях, происходящих в интимнейшем из миров - генетическом аппарате.
Мне не довелось самому быть участником этих работ и о событиях поиска знаю лишь по материалам прессы и документам, представленным в Комиссию по присуждению премии Ленинского комсомола. А значит, какие-то детали, тонкости этого поиска наверняка не нашли здесь своего отражения. Но думается, что в данном случае не это важно. Главное в другом - как творчески подошли молодые ученые к решению важной комплексной научной задачи, и в этом, пожалуй, основной секрет их успеха.
Понятие "Школы" - отнюдь не застывшее, сцементированное опытом нескольких поколений научное здание. Традиции не мешают ему расти, а помогают, становясь опорой, фундаментом для поисков новых и неожиданных направлений. А если рядом появляется еще и молодая поросль новых Школ и направлений, то этому нужно только радоваться, так как соревнование ценнейшее качество любого поиска. А научного - особенно. И это верно применительно к фундаментальным исследованиям, и к прикладной, в том числе и вузовской науке. Последняя все решительнее берется сегодня за важные проблемы, и лучшее тому свидетельство - выставка, работавшая в июне 1986 года в Минвузе СССР.
Она называлась "Наука вузов - стране" и знакомила посетителей с высокоэффективными решениями больших народнохозяйственных задач. Многие экспонаты выставки могли бы украсить стенды любой международной экспозиции, а красота и логичность поиска, предшествовавшие практической реализации идей, не могли не радовать.
Необычайной выставкой заинтересовались представители промышленности и здесь же устанавливались деловые контакты. Широта научных интересов высшей школы оказалась столь всесторонней и многоплановой, что нп одна отрасль народного хозяйства не была обойдена их вниманием.
Московский авиационно-технологический институт имени К. Э. Циолковского представил, например, на выставке новый метод производства армированных пластиков на основе термопластических полимеров.
Оригинальное творческое решение, предложенное учеными института, позволяет коренным образом изменить способы производства надежных и очень нужных пародному хозяйству конструкционных материалов, изготовление которых идет сейчас по сложной и экономически несовершенной схеме, основной порок которой - многоступенчатость. Прежде всего, необходимо получить смесь из смолы, отвердителя и различных добавок, пропитать этим малоприятным для наших органов чувств составом упрочняющий материал (ткани, полосы, ленты из кварцевых, углеродных, стеклянных или других волокон), подсушить, сделать заготовки и отформовать. Но до конца еще далеко, потому что полученное изделие нужно выдержать при высокой температуре. А отходы, которые остаются после раскроя заготовок? А взрывеи пожароопасность производства? Разве об этом можно забывать?
В основе нового метода, предложенного Московским авиационно-технологическнм институтом, - разделение труда. Химическая промышленность производит армирующие и плавкие модифицированные волокна; текстильщики ткут из них материалы с заданным чередованием нитей, рисунком, толщиной. Такую ткань легко доставить на предприятия, нуждающиеся в армированных пластиках. А поскольку при производстве ткани чередующиеся упрочняющие и плавкие полимерные волокна уже нагревались под давлением, и полимерные нити, расплавившись, связали армирующее волокно, то заготовки, выкроенные из такой ткани, не нуждаются в длительном выдерживании при повышенной температуре и давлении. Им нужно только сложить в стоики и отформовать.
Преимуществ у нового способа, на мой взгляд, довольно много. Во-первых, экономия времени. Во-вторых, почти в четыре раза снижается трудоемкость процесса и. в-третьих, открывается возможность отформовать любой конфигурации изделие, скажем, полусферы: ведь новый материал совсем нетрудно уложить в пресс-форму.
К тому же цвет армирующих волокон при обработке не меняется, а значит, отпадает надобность в лакокрасочном покрытии.
Не пропадут и отходы, которые прежде выбрасывались. Они уйдут на формовку мелких деталей. Тех же заклепок, например, которые значительно долговечнее металлических, ведь коррозия им не страшна, да и пластиковому корпусу малолитражки они больше "к лицу".
Уже сегодня с помощью волоконных материалов можно производить почти два десятка новых конструкционных материалов, получаемых из фенилона (армирующего) и капрона (плавкое вещество). Причем эти материалы не уступают по прочности даже стали и выдерживают колебания температуры от -60 до +60 градусов. А если химическая промышленность еще и расширит ассортимент волокон, то, подбирая, модифицируя пары, придавая им определенные свойства, изменяя толщину и структуру нити, можно получить целую гамму материалов с нужными качествами. Они могут обладать химической и термостойкостью, удивительной прочностью. К тому же останутся легкими, не утратят теплоизолирующих достоинств.
В подобных материалах сегодня нуждается сельское хозяйство, судостроение, машиностроение, автомобильная промышленность, авиастроение и т. д. Мало ли где еще смогут пригодиться армированные пластики!
Важно, чтобы эта научная разработка скорей реализовалась. Сдерживает ее практическое применение одно немаловажное обстоятельство: химическая промышленность должна производить разнообразный ассортимент волокон в небольших количествах, а малотоннажное производство предприятиям, как известно, невыгодно, так как в силу значительных накладных расходов дорого.
Так что пока что судьба интересной разработки, открывающей возможность сочетания безопасности труда, высокой его производительности, замены дорогих материалов гораздо более дешевыми, весьма и весьма проблематична.
Правда, на выставке экспонировались работы с гораздо более удачливой судьбой. Кафедра химической технологии пластмасс Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева предлагала, например, технологию термоэластопласта "бенэласт".
Шлангам, приводным ремням, транспортерным лентам, бензобакам, подошвам обуви, изготовленным из него, не страшны пи холод, ни жара. Объясняются эти достоинства полимера просто - в его структуре чередуются жесткие и эластичные полиэфирные блоки. Сетку, придающую бенэласту механическую прочность, образуют жесткие блоки. Роль гибких пружин на стыках сетки выполняют эластичные полиэфирные блоки.
Производство бенэласта безотходно. Это объясняется особенностями все той же структуры полимера. Ведь он своим свойством напоминает резины, в которых есть и химические сшивки, и различные наполнители. Но бенэласт отличается от резины тем, что может подвергаться многократной переработке.
В бенэласте так заинтересовано народное хозяйство, что в работу по его производству уже включились Воронежский филиал ВНИИ синтетического каучука, НИИ резиновой промышленности, Украинский НИИ пластических масс.
Впрочем, судьба реализации многих разработок зависит от целого ряда причин. Разобщенность, узкий ведомственный подход многих министерств не только мешают отдельным отраслям народного хозяйства прочно встать на курс ускорения, но и наносят серьезный урон экономике страны.
Приведу конкретный пример. Чтобы защитить от коррозии металлические конструкции, мы тратим на покрытия, покраску и ремонт многие миллионы рублей. Поддержание в порядке газо- и нефтепроводов также требует колоссальных капиталовложений, причем изоляционные ленты "поликен", "нитто", "фурокава" страна покупает за рубежом. Эти дорогостоящие ленты, однако, не выдерживают низких температур и их нельзя применять в Сибири, в районах Крайнего Севера, а в Среднеазиатских республиках они применимы с большой оговоркой, так как "выдерживают" лишь плюс 40 градусов, а если температура выше, то провисают и размягчаются. В средпеклиматических условиях хлопот с импортными изоляционными лентами также хватает, поскольку высокопарафинистые нефти специально подогревают и они идут по трубопроводу горячими. Вот и приходится каждые пять-семь лет менять пришедшую в негодность изоляционную ленту.
Выход из сложившейся ситуации в создании собственной термостойкой ленты. Московский институт имени И. Н. Губкина совместно с ВНИИ строительства магистральных трубопроводов разработал технологию таких лент и представил ее на выставку в Минвузе.
Делают отечественную термостойкую ленту, как и импортную, из полиэтилена - дешевого, очень доступного сырья. Но... с добавлением веществ, способных придавать ей эластичность, термостойкость и, что особенно важно, адгезионные качества. Последнее, как известно, означает сцепление поверхностей разнородных тел, гарантирующее прочность покрытия металла защитной лентой. Губкинцами разработан принципиально новый способ получения дефицитных лент и создано три их типа, отличающихся друг от друга по качеству и по способу нанесения на металлическую поверхность.
Лентой, получившей товарное название ЛТСИ, например, обматываются трубы, покрытые горячим битумом. ЛПИ-80С (так называется другой вид ленты) сама имеет липкое покрытие и в предварительном нанесении битума не нуждается, надо только, чтобы металлическая поверхность, на которую ляжет лента, была бы не загрязненной. Третий вид ленты ЛТИ-823 разработан специально для изоляции трубопроводов и с успехом может быть применен взамен импортных термоусаживающихся муфт, кстати, очень дорогих.
Тот, кто побывал на строительстве трубопровода, знает, что он собирается из отдельных труб, уже покрытых изоляционной лентой. Ею не защищены только небольшие участки поверхности в тех местах, где трубы будут свариваться. Но и эти участки тоже должны быть надежно изолированы, защищены от разрушительного воздействия коррозии. Для этого на еще горячий после сварки стык и надевают полимерную муфту. После охлаждения она надежно закроет поверхность стыка.
С помощью термоусаживающей пленки сделать это легче, быстрее.
Все, казалось бы, за то, чтобы разработка столичного вуза как можно быстрее реализовалась. Рабочие, прокладывающие и ремонтирующие трубопроводы, ждут ее не дождутся, сырья - в достатке, необходимое оборудование, созданное украинскими машиностроителями, - имеется, техническая документация давно готова. Даже трассовые испытания подтвердили достоинства отечественных лент, их преимущества перед импортными, а межведомственная неразбериха продолжается. Беда...
И огромный урон экономике страны - вот ее следствие.
Работ на выставке было много, но разумеется, для меня наиболее интересными были те, что связаны с достижениями химии и химической технологии. И, конечно, с созданием новых материалов и веществ. Взять хотя бы препарат картолин. Его представил на выставку мой родной вуз Московский химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева.
Картолин - первый антистрессовый препарат для растений. Действует он по принципу антидепрессантов, используемых в медицине, то есть так же, как и опи, препарат выводит посевы из состояния угнетенности.
Картолин - один из производных картаминовой кислоты, синтезированных в Менделеевке. И одно, по не единственное из этого семейства веществ, благотворно влияющее на развитие растений.