Когда отмечается день рождения кванта и как развиваются квантовые исследования в АлтГУ, рассказал Сергей Безносюк
Сегодня в университете стартует Неделя химии. Гостей ждут открытые лекции от ведущих ученых из Барнаула, Томска и Кемерово, олимпиады, кейс-чемпионат с индустриальными партнерами — передовыми предприятиями химической промышленности. Программа по ссылке.
В честь события химики подготовили серию научно-популярных статей. Первую написал профессор Сергей Безносюк.
И дольше века длится «квант»
В 2025 году исполняется 100 лет современной квантовой теории субатомных частиц, электронов и ядер, образующих химические атомы. В 1925 году были опубликованы две квантовые теории: Вернером Гейзенбергом – матричная механика, а Эрвином Шрёдингером – волновая механика. Далее была показана их идентичность и создан новый научный предмет, квантовая химия, объяснившей природу химических связей в молекулах вещества. Спустя полвека, с наступлением эры ЭВМ в середине 70-х годов, квантовая химия превратилась в «атомно-молекулярную» инженерную дисциплину, обслуживающую химические технологии.
В канун нового миллениума квантовая теория проникла в сферу нанотехнологий, а также молекулярных биотехнологий. Эти технологические ниши лежат в «над-атомном» масштабе и требуют при исследованиях и расчётах применения суперкомпьютеров. Тем не менее они с лихвой окупаются по сравнению с натурным экспериментом, являясь локомотивом в новых прорывных направлениях химической и биохимической медицины, фармации.
В «нулевых» годах XXI века началась, так называемая, вторая квантовая революция. Мы её свидетели и участники. Это новый технологический прорыв уже внутрь атомов. Во всем мире началась гонка в разработке «субатомных» квантовых технологий, объектами манипуляций в которых являются один, два и более электронов («рои» электронов) в атоме, а также атомные ядра («мечта» алхимиков).
Особенностью экстрима субатомных манипуляций является то, что их квантовые механизмы выходят на световой предел скоростей фотонов и требуют применения квантовой электродинамики электронов, а также кварк-глюонной квантовой динамики внутри ядер. Сейчас сюда направлены основные усилия теоретиков и компьютерных модельеров. С помощью коллайдеров, синхротронов и сверхмощных лазеров привлечены многомиллиардные мегапроекты натурных экспериментов. Нобелевские награды текущих лет уже прокладывают путь в развитии субатомных квантовых технологий в мировом научном сообществе.
Мне как студенту, а затем ученому, преподавателю, заведующему второй в Советском Союзе кафедрой квантовой химии, а также впоследствии кафедрами физической и коллоидной химии химического факультета и физической и неорганической химии института химии и химико-фармацевтических технологий АлтГУ, посчастливилось пройти непосредственным участником всех этапов развития квантовой науки ровно 50 лет!
На кафедре ФиНХ в настоящее время работают трое из моих 10 кандидатов наук, закончивших химический факультет АлтГУ. Они, а также несколько аспирантов, вместе с более десятью магистрантами, успешно продолжают работать в научной школе химиков – «квантовиков» в области объектов субатомных, атомных и над-атомных масштабов в учебно-исследовательской лаборатории «Компьютерного нано-биодизайна» и в сетевой, совместно с ИФПМ СО РАН, научно-исследовательской лаборатории квантовых технологий материалов, а также планируют работы на синхротронном Мега-комплексе «СКИФ» под Новосибирском. В добрый им путь!