Ученые СО РАН продолжают открывать школьникам удивительный мир науки в рамках проекта «Академический час». Руководитель группы реакционной способности твердых веществ Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, д.х.н. Елена Владимировна Болдырева прочла старшеклассникам лекцию «Кристаллы – как и зачем их изучают?».

Лекция особенно актуальна, поскольку 2014 год официально объявлен ООН Международным годом кристаллографии.

Во время лекции ребята не только познакомились с теорией образования кристаллов, но и узнали историю их изучения.

Немногим более ста лет назад физик Вильгельм Конрад Рентген открыл новое излучение, проникающее сквозь материалы так, как не проникал никакой из ранее известных видов излучения. В 1912 году в Мюнхене группе сотрудников по инициативе физика Макса фон Лауэ впервые удалось наблюдать явление дифракции рентгеновских лучей, прошедших через кристалл, что доказало волновую природу этого излучения. Эксперимент имел огромное значение для теоретической физики, и был удостоен Нобелевской премии по физике уже в 1914 году. Но не меньшее, а, возможно, большее значение он имел для исследования строения веществ, минералов и материалов – как природных, так и рукотворных. Уже начиная с 1913 года отец и сын Уильям Лоренс и Уильям Генри Брэгги, а за ними и многие другие ученые стали успешно использовать дифракцию рентгеновского излучения для того, чтобы расшифровывать кристаллические структуры. Эти эксперименты совершили революцию в познании мира, и Брэгги получили Нобелевскую премию всего на год позднее Лауэ.

- Физики получили доказательства волновой природы рентгеновского излучения и инструмент измерения энергии – не только этого излучения, но и электронов, и нейтронов, - отмечает Елена Владимировна Болдырева. – Появился уникальный инструмент прямого изучения строения конденсированных веществ, что нашло применение в физике, химии, биологии, медицине, науках о материалах. Любые вещества кроме гелия могут быть получены в виде кристаллов.

Кристаллы применяют во многих отраслях науки – в том числе, и при производстве лекарств. Для фармацевтической промышленности важен полиморфизм кристаллов – то есть, способность вещества существовать в различных кристаллических структурах.

- Различные полиморфы имеют разные свойства и влияют на производство, биологическое действие и хранение лекарств, - объясняет Елена Владимировна Болдырева. – Полиморфизм может использоваться для улучшения лекарственных форм, однако различные полиморфы могут образовываться неподконтрольно в ходе производства или при хранении лекарства. Например, зимой образец может превращаться в другую форму при переносе из одного здания в другое, при пересылке авиа-почтой или при хранении в холодильнике.

Проблемы неконтролируемого появления полиморфных модификаций обходятся убытками в миллионы долларов из-за вынужденного снятия лекарства с производства, как произошло с препаратом для лечения ВИЧ-заболеваний ритонавиром. Через несколько лет успешного производства вместо растворимой формы при тех же технологических условиях начала образовываться неактивная кристаллическая модификация.

Рассказать обо всех свойствах кристаллов, особенностях их применения и изучения за одну лекцию невозможно, поэтому Елена Владимировна пригласила ребят поступать на факультет естественных наук НГУ. Глядя на их заинтересованные лица, можно не сомневаться – кто-то из них обязательно откроет новую страницу в кристаллографии.