Путь от атома до гена: чем занимаются ученые Курчатовского института

16.04.2023, 6:24 569 0

Ученые Курчатовского института исследуют египетские мумии из собрания Пушкинского музея

Освоение космоса — источник развития технологий: цифровые фотоаппараты, антипригарное покрытие на бытовой посуде, солнечные панели, липучки и молнии на одежде. Это все это из космической сферы. Сложные задачи требуют прорывных решений. Тем кто скажет, не время думать о космосе — достаточно вспомнить, что над прорывными технологиями 50-60-х — ракетами, атомными реакторами, начали работать в 40-е годы. Наглядный пример — Курчатовский институт. Это сейчас один из крупнейших научных центров в мире, который начинался как лаборатория номер два в далеком 43-м году.

Благодаря его ученым у нас есть и мирный атом и ядерный щит страны. «Курчатник», в свои 80 лет, сохранил уникальные компетенции в ядерной физике и расширил горизонты научных интересов среди которых и микроэлектроника, и генная инженерия. При всем многообразии задач подход один — освоение природободобных технологий. То есть цель повторить в металле и полимерах то, что уже придумала природа. И для покорения космоса идеи есть. В этом убедился корреспондент «Известий» Алексей Лазуренко.

«Здесь под микроскопом мы ловим околомикронное кристаллы», — говорит ученый.

То, что происходит дальше — далеким от науки кажется чудом. А молодой сотрудник Курчатовского института, пропустив через кристалл излучение гигантского синхротрона, может понять, например, строение белка вируса. Или обнаружить вещество, способное изменить энергетику всего мира.

«Родители занимаются атомной физикой, я больше занимаюсь соответственно рентгеном и взаимодействием излучением с веществом. Почему бы нет?» — говорит ответственный за экспериментальную станцию «Белок/РСА» Курчатовского специализированного источника синхротронного излучения Владимир Лазаренко.

Именно этот вопрос и движет науку вперед. В 80 лет он главный для Курчатовского института, научного центра, создавшего однажды ядерный щит страны.

«Наши отцы-основатели великие, трижды герои, академики Курчатов и Александров, решили главную проблему. Мы с вами суверенное государство, сами прекрасно понимаем, так сказать, американцы, не задумываясь нанесли бы атомные и ядерные удары
по нашим городам, как они это сделали с Хиросимой и Нагасаки. И все», — сказал президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук.

Конец 50-х. Игорь Курчатов на трибуне Кремлевского дворца. У Советского союза уже есть ядерная бомба. Но атомщики еще зовутся атомниками.

«Если мы не будем иметь такого оружия, найдутся силы, которые будут стремиться поставить на колени нашу прекрасную родину. Свой долг перед страной советские ученые и инженеры-атомники выполнили», — говорил Курчатов.

«С этого малоприметного здания на северо-западе Москвы начинается новая — атомная страница истории. Почти 80 лет назад здесь забилось сердце Ф-1. „Физический первый“ — пионер в освоении ядерной физики на континенте. Сегодня — памятник науке и тем, кто верно ей служит», — сказал журналист.

Ровно через 15 лет после появления «Лаборатории № 2», с которой начался курчатовский институт, в вахтенном журнале «Ленинский комсомол» появится запись: «на корабле впервые получен пар без угля и мазута».

«Именно атомный реактор сделал подводную лодку по-настоящему подводной. Прежние, дизельные машины, то и дело были вынуждены „выныривать“ на поверхность для подзарядки аккумуляторов. Атомное сердце дает возможность кораблю месяцами не покидать водных глубин», — рассказывает Лазуренко.

Конечно, сейчас уже и дизельные подлодки давно не те, они по-прежнему грозная сила, но именно АПЛ — основа ядерной триады страны. «Юрий Долгорукий» — пример совершенства. В недрах — реактор, на борту — атомная «Булава». И далеко не одна.

«Я понимаю, что в моих руках оружие, и при необходимости мы выполним любые поставленные задачи. И пусть нас боятся враги», — рассказывает командир АПЛ «Юрий Долгорукий» Эдуард Кушнарев.

«Целью Курчатовского института было создание нашего ядерного оружия в ответ на создание такого оружия Соединенными Штатами Америки. Из этой моноцели появилось по сути огромное количество самых современных отраслей науки», — рассказывает вице-президент НИЦ «Курчатовский институт» Олег Нарайкин.

Именно этот принцип — от одной идеи к многогранным решениям и взяли на вооружение последователи Курчатова в XXI веке, когда пришло осознание — развитие современных технологий имеет свой предел.

«Мы взяли простой кусок кремния, вложили триллион и создали современную микроэлектронику. И построили сегодняшний чудный, дивный мир и компьютеры. И сегодня вместо воспроизводства функций человека в виде механических изделий мы можем перейти к созданию объектов по типу живой природы. Но это можно сделать, не складывая технические решения, отраслевые, как мы делали бомбу, а складывая науки, знания», — сказал Ковальчук.

Впервые аббревиатура НБИК появилась на салфетке в кафе, где Михаил Ковальчук ждал своего поезда. Нано-, био-, информационные и когнитивные технологии. Позднее к ним присоединились социально-гуманитарные науки. Получится НБИКС — сфера, которая поможет ученым под принципиально новым углом взглянуть на все, к примеру тот же компьютер.

«У нас ведется разработка компьютеров, процессоров на основе сверхпроводящей элементной базы. Перспективы очень интересные. Огромного количества эффектов и сложностей классической микроэлектроники, там удается избежать», — рассказывает начальник отдела прикладных нанотехнологий Курчатовского комплекса НБИКС природоподобных технологий Максим Занавескин.

Ученые Курчатовского института синтезировали гены, которые вырабатывают белок, схожий с тем, что есть в паутине. Их подсадили на дрожжевые грибы. Которые и стали фабрикой для нового материала. Он стимулирует работу стволовых клеток — главных мастеров по ремонту наших тканей. Уже доказано: паучий шелк из курчатовских лабораторий помогает заживлять раны в два раза быстрее. Да и еще и шрамов не остается.

«Мы как бы синтетически не придумаем материал, который будет лучше, чем шелк паутины или шелк шелкопряда или их правильная комбинация. Вот дальше может там генетически могут вноситься дополнительные какие-то изменения, чтобы повысить эффективность», — рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории бионанотехнологий НМИЦ ТИО имени академика В. И. Шумакова Антон Ефимов.

Так появилась умная жидкость. Если нужно, она превратится в гель и тем обеспечит прочную связь механизмов. А здесь под специальным прессом проверяют новый раствор. Он должен помочь сохранить крымские артефакты.

Понять кто мы такие — это тоже часть науки. Поэтому в Курчатовском институте исследуют египетские мумии из собрания Пушкинского музея. И православные реликвии исторической области Суздальское Ополье.

«Мы изучали технологии, их изготовления, их рецептуру чернения. То есть черневая эта масса, как она изготавливалась, как она наносилась. И в общем это ничем совершенно не отличалось от западноевропейских аналогов. Нам все время говорят, что западная Европа нас опережала. Ну вот. Ничуть не бывало», — рассказывает заместитель директора НИЦ «Курчатовский институт» по научной работе Екатерина Яцишина.

Не опережают и в мирном атоме. Россия сегодня — мировой лидер по строительству АЭС. Прямо сейчас строится 36 энергоблоков отечественной архитектуры. И только у нас есть флот гражданских атомоходов. Потомков первого в мире ледокола «Ленин», стоящего на вечном приколе в порту Мурманска.

«Реактор здесь водо-водяного типа. Мощные винты многотонной машины вращаются благодаря давлению пара, который возникает в результате атомной реакции. Принцип, по которому движется атомный флот всего мира. Будь-то американские субмарины или российские гиганты-последователи первого ледокола», — рассказывает журналист.

Наследие «Лаборатории № 2» — целая сеть мегаустановок. В Гатчине в поиске новых лекарств помогает самый мощный реактор нейтронов. Источники фотонов появятся на дальневосточном острове Русский и в сибирском Кольцово. «Синхротрон плюс лазер — вместе — сила» — название флагмана российской программы мегасаенс, который объединит ученых из всех сфер науки.

«За десять лет при полной поддержке президента и правительства мы создали новый „Курчатовский институт“ XXI века,
который занимается живой жизнью и его главная задача, так же как 70 лет назад наши предшественники решили, и сегодня мы продолжаем решать нашу безопасность с помощью ядерного щита — создать щит биологический, обеспечить нашу национальную безопасность и технологическую независимость», — говорит Ковлаьчук.

За 80 лет Курчатовский институт прошел путь от атома до гена. Наука переступает пороги столетий, сказал однажды Игорь Курчатов. И его последователи научились не просто заглядывать за горизонт истории. Они научились ее создавать.