CC BY
206
УДК 539.3
ПУТЬ К РАЗГАДКЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ (Серафим Николаевич Журков, 1905-1997)
© А.И. Стерелюхин, В.А. Федоров
Ключевые слова: Трубетчино; Козлов (Мичуринск); студент; Ленинградский физико-технический институт; физика твердого тела; академик.
Рассматривается биография выдающегося ученого-физика Серафима Николаевича Журкова, установлены новые, не опубликованные ранее в краеведческой литературе факты, связывающие имя ученого с Тамбовским краем.
Малой родиной академика АН СССР, Героя Социалистического Труда Серафима Николаевича Журкова, внесшего огромный вклад в развитие физики твердого тела, является старинное русское село Трубетчино. Оно расположено в двадцати пяти километрах северо-восточнее Липецка. Трубетчино раскинулось в верховьях безымянного ручья, который впадает в реку Мартынчик, относящуюся к бассейну Дона. В 1905 г., когда родился будущий академик, это село относилось к Лебедянскому уезду Тамбовской губернии. Ныне Трубетчино находится в Добровском районе Липецкой области.
Свое название село получило от фамилии князя Алексея Никитовича Трубецкого, владевшего этими землями с середины ХУЛ в. Второе свое название -Спасское - село получило от деревянного храма, возведенного во имя Спаса Нерукотворного образа и впервые упоминаемого в 1710 г.
В Тамбовском областном архиве хранится «Историко-статистическое описание Тамбовской епархии» за 1911 г. В этом документе читаем: «Трубетчино. Церковь каменная, теплая, построена в 1838 г. на средства князя Васильчикова. Престол один - Спаса Нерукотворного образа (16 августа). Дворов 230, л.м.п. 935, ж.п. 995, великороссы, земледельцы, имеют земли 13 сажен на душу в поле.
В приходе деревня Новоселье, 64 дв., л.м.п. 290, ж.п. 275 от церкви в 5 верст. Крупная экономия графини Толстой. Пруд и лес. (л.м.п. - лиц мужского пола, ж.п. - женского пола; авт.).
Школы: в селе земская, а в деревне церковноприходская, законоучителю в земской школе 60 руб. в год».
Эта запись, хотя весьма скупо, все же дает понять, что собой представляло Трубетчино в начале ХХ в.
В Трубетчино, в этом селе с богатой историей в семье служащих родился 29 мая 1905 г. Серафим Николаевич Журков. Возможно, будущий ученый и учился в Трубетчинской земской школе, но недолго. Когда Серафиму исполнилось двенадцать лет, умер его отец. И в 1917 г. мать С.Н. Журкова с четырьмя малолетними детьми переезжает «на иждивение» к своим родителям в город Козлов (ныне г. Мичуринск Тамбовской обл.). Восемь лет Серафим Николаевич жил в Козлове. Это
были тревожные, голодные и холодные годы. С 1918 по 1921 г. в стране гремела Гражданская война. Козлов был прифронтовым городом. Здесь располагались лазареты и госпитали для раненых, здесь с сентября 1918 по октябрь 1919 г. находился штаб Южного фронта.
В Козлове, в этом старинном городе проходила юность будущего ученого, здесь происходил выбор его дальнейшего жизненного пути. Именно в Козлове зрело желание Серафима Николаевича посвятить себя физике. В 1925 г. С.Н. Журков окончил школу и уехал на учебу в Воронеж. Видимо, Серафим Николаевич отлично учился в школе и был, как говорят, «на примете». В своей автобиографии он пишет: «...был направлен органами народного образования для поступления в Воронежский университет». До 1923 г. в университет принимали всех желающих. Но в 1923 г. для поступающих были введены вступительные экзамены. С.Н. Журков успешно выдержал экзамены и поступил на педагогический факультет (физико-техническое отделение) Воронежского государственного университета.
Основанный в 1918 г., Воронежский университет был «на подъеме». В 1919 г. университет получил мощное «подкрепление». В Воронеж из-за тяжелого положения на Западном фронте был эвакуирован старейший в стране Дерптский (Юрьевский) университет (ныне г. Тарту). Летом и осенью 1919 г. двумя поездами в Воронеж прибыли 39 профессоров, 45 преподавателей, 43 сотрудника и около 800 студентов Юрьевского университета. Было перевезено также основное учебное оборудование.
Таким образом, уже в 1919 г., т. е. через год после основания в Воронежском университете училось 10 тыс. студентов. После слияния его с институтом народного образования и пополнения в 1923 г. за счет Самарского университета (600 студентов) Воронежский государственный университет становится крупным научным центром и учреждением, готовящим кадры высокой квалификации для всей европейской части России.
В университете С.Н. Журков показал себя трудолюбивым и способным студентом. Приходилось изучать много дисциплин относящихся не только к физике и математике, но и к химии, к педагогике, к психоло-
1631
гии. Это видно из «Свидетельства», которое получил Серафим Николаевич по окончании университета. Вот круг изучаемых в университете курсов: математический анализ, аналитическая геометрия, дифференциальная геометрия, высшая алгебра, теория чисел, теория вероятности, физика, термодинамика, неорганическая химия, астрономия, геодезия, механика, сельскохозяйственное машиноведение, состояние и организация Народного образования в районе, общая и экспериментальная психология, педагогика, анатомия и физиология детства и юношества и др. Этот перечень говорит о широте образования, которое получали выпускники университета в то нелегкое для страны время.
Учился С.Н. Журков в университете отлично, активно занимался научной работой, был председателем технического научно-образовательного кружка. При поступлении в аспирантуру Серафим Николаевич указал темы своих студенческих работ: «Способы приготовления больших сопротивлений порядка 1010-1012 Ом» и «Изучение явления хемилюминесценции с помощью фотоэлемента». В анкете он отмечает: «Два с половиной года работал выдвиженцем на кафедре физики В. Г. У.». Вероятно, это надо понимать так, что два последних курса С. Н. Журков готовился либо к преподавательской деятельности, либо к поступлению в аспирантуру.
В 1930 г. С.Н. Журков окончил Воронежский государственный университет и поступил в аспирантуру Ленинградского физико-технического института. С первого сентября 1930 г. С.Н. Журков был зачислен «на службу по Государственному физико-техническому институту с выплатой ему по сто семьдесят пять рублей в месяц за счет суммы Госбюджета». Основаниями для зачисления были: распоряжение Директора Института академика А.Ф. Иоффе и направление Воронежского Университета. В направлении сказано: «Ссылаясь на Ваше отношение от марта с. г. за №136/385 Воронежский Государственный Университет командирует предъявителя сего, окончившего в 1929 г. Курс Физико-Технического Отделения Воронежского Государственного Университета Журкова Серафима Николаевича для научных занятий в Вашем Институте. Подписи ректора ВГУ и секретаря». (Дата окончания С.Н. Журковым университета в этом документе указана неправильно).
К 30-е гг. ХХ в. были вычислены теоретические значения прочности твердых тел (М. Борн, Ф. Цвикки, Я.И. Френкель и др.). Однако, прочность, определяемая экспериментально, была в десятки и сотни раз ниже теоретически рассчитанной.
Классические работы А.Ф. Иоффе на каменной соли показали, что удаление микродефектов с поверхности образца позволяет во много раз увеличить его прочность. С.Н. Журков совместно с А.П. Александровым продолжил опыты Иоффе на стеклянных и кварцевых нитях. При протравливании поверхностей нитей плавиковой кислотой с поверхностей удалялись микротрещины. В этих опытах были достигнуты небывалые до того значения прочности на разрыв: 13000 Н/мм2 для кварца и 6000 Н/мм2 для стекла. С.Н. Журков доказал справедливость гипотезы о том, что именно локальные дефекты являются причиной низкой практической прочности. Он выявил также зависимость прочности нитей от их диаметра: с уменьшением диаметра прочность нитей возрастала [1].
Таким образом, уже в первых работах С. Н. Журко-ва были показаны пути и доказана возможность достижения теоретически рассчитанной прочности кристаллов.
В 1937 г. Высшая Аттестационная Комиссия удовлетворила ходатайство Ленинградского физико-
технического института о присуждении С. Н. Журкову ученой степени кандидата физико-математических наук без защиты диссертации.
С середины 30-х гг. ХХ столетия начинает развиваться производство синтетических полимеров, механические и тепловые свойства которых весьма специфичны. Группа ученых ФТИ во главе с П.П. Кобеко и А.П. Александровым, куда входил и С.Н. Журков, начала исследования этих новых материалов. Журков изучает роль межмолекулярных взаимодействий в явлениях отвердевания и размягчения полимеров, исследует влияние на эти процессы введения в полимер низкомолекулярных соединений - пластификаторов. Однако проведению этих исследований помешала Великая Отечественная война [2].
На время войны С.Н. Журков с сотрудниками Ленинградского физико-технического был эвакуирован в Казань, где занимался разработкой новых смазочных материалов для военной техники.
По возвращению в Ленинград С.Н. Журков завершает исследования по отвердеванию и расстекловыва-нию полимеров, результаты которых получили обобщение в его докторской диссертации «Исследование механизма перехода полимеров из твердого в каучукоподобное состояние» (1947 г.). В этом же году Серафим Николаевич становится профессором Ленинградского университета. С.Н. Журков своими работами развивал теорию, согласно которой отвердевание полимеров есть процесс образования «локальных мостиков» - связей, скрепляющих в отдельных местах полимерные цепочки. Образование «локальных мостиков» происходит на радикалах. Влияние пластификатора на процесс отвердевания заключается в «экранировке» радикалов.
Для определения количества «мостиков» С. Н. Жур-кову пришлось разработать весьма остроумный и малоинерционный метод измерения удельной теплоемкости полимеров. С помощью методов инфракрасной спектроскопии С. Н. Журкову удалось оценить количественное соотношение между свободными и связанными друг с другом радикалами [3].
Раскрыв, таким образом, механизм размягчения и отвердевания полимеров, С.Н. Журков в своих работах возвращается к проблеме природы прочности твердых тел.
С конца 40-х гг. ХХ в. начинается новый период в научной работе С. Н. Журкова. Он усомнился в существовании предела прочности как реальной характеристики материалов. Его сомнения основывались на том, что тела разрушаются и при нагрузках меньших, чем предел прочности. Правда, при этом разрушение происходит не сразу, а за некоторое время. И это время тем больше, чем меньше нагрузка. Многие физики объясняли такие эффекты коррозией, старением материала и т. п.
Были поставлены опыты, в которых тщательно измерялось время с момента нагружения образца до его разрушения (от тысячной секунды до нескольких месяцев). Широко варьировались механические напряжения и температура. Значительная часть опытов была
1632
проведена в высоком вакууме. Было исследовано более сотни веществ из основных типов твердых тел: металлы, сплавы, стекла, полимеры, кристаллы с различными межатомными связями, композиционные и гетерогенные материалы. Удивительно, но однообразной оказалась зависимость долговечности (т) от механического напряжения (а) и температуры (Т). В результате анализа огромного экспериментального материала С.Н. Журков пришел к уникальной формуле для долговечности:
т = тоехр(Ц(а)/ЛГ),
где и(а) = и0 - дУаа, и0 - практически совпадает с энергией диссоциации каждого вещества; к - постоянная Больцмана; д - коэффициент локальных перенапряжений; V - активационный объем. Эта формула позволила С.Н. Журкову установить, что тепловое движение участвует в разрушении в форме тепловых флуктуаций - резкого увеличения кинетической энергии атомов, происходящего время от времени внутри тела. Таким образом, согласно теории, развитой С. Н. Журковым, прочность тела определяется не только силами межатомного сцепления, но и интенсивностью теплового движения [4].
Труды С. Н. Журкова получили признание во всем мире. Они оказали и оказывают большое влияние на исследования по физике конденсированных сред.
С.Н. Журков многие годы был главным редактором журнала «Физика твердого тела», он был избран вицепрезидентом Международного конгресса по разрушению. В 1968 г. С.Н. Журков был избран действительным членом Академии Наук СССР, в 1975 г. ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда [5].
ЛИТЕРАТУРА
1. Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник. М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1983. 399 с.
2. Константинов Б.П. Серафим Николаевич Журков (К шестидесятилетию со дня рождения) // УФН. 1965. Т. 87. С. 367-372.
3. Тучкевич В.М. Серафим Николаевич Журков (К семидесятилетию со дня рождения) // УФН. 1975. Т. 166. Вып. 2. С. 359-362.
4. Серафим Николаевич Журков (к 100-летию со дня рождения) // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. Вып. 5. С. 771-776.
5. Развитие физики в СССР: в 2 кн. М.: Наука, 1967.
Поступила в редакцию 10 апреля 2013 г.
Sterelyukhin A.I., Feodorov V.A. ROAD TO STRENGTH OF KINETIC UNRAVELING SOLID STATE (SERAFIM NIKOLAYEVICH ZHURKOV 1905-1997)
In the article the biography of prominent physicist Serafim Nikolayevich Zhurkov is considered; new, previously unpublished facts in the regional literature linking to the name of the scientist with Tambov region are stated.
Keywords: Trubetchino; Kozlov (Michurinsk); student; Leningrad Physical-Technical Institute; Solid State Physics; Academy.
УДК 591.111.7:594.382.4
ПОКАЗАТЕЛИ УПРУГОСТИ И АДГЕЗИИ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН ГЕМОЦИТОВ МОЛЛЮСКОВ
© А.А. Присный, С.В. Кулько
Ключевые слова: упругость; адгезия; плазматическая мембрана.
Исследованы свойства упругости и адгезии плазматической мембраны различных типов гемоцитов некоторых представителей моллюсков. Осуществлен сравнительный анализ изученных показателей у гемоцитов, принадлежащих различным видам.
В современной науке особое внимание уделяется медицинским вопросам, в частности, вопросам, связанным с механизмами возникновения иммунных реакций в ответ на введение того или иного антигена, а также со специфичностью иммунного ответа. Рядом работ отечественных и зарубежных ученых показано разнообразие и большое значение функций, выполняемых форменными элементами гемолимфы в организме моллюсков. Однако способности к фагоцитозу и образованию псевдоподий, напрямую зависящие от показателей упругости и адгезии клеточной мембраны, изучены недостаточно полно, что обусловливает актуальность данной темы.
Поэтому целью данной работы является определение показателей упругости и силы адгезии мембран к нанозонду у гемоцитов моллюсков.
Исследования осуществляли на сканирующем зон-довом микроскопе Интегра Вита NT-MDT в режиме полуконтактного сканирования. В работе применяли кремниевые зонды серии NSG03 (NT MDT), жесткостью 1,4 Н/м с радиусом закругления 10 нм, частотой развертки сканирования порядка 0,6-0,8 Hz. На полученных сканах измеряли линейные размеры клеток. Обработку полученных результатов проводили при помощи программного обеспечения «Nova 1.0.26 Build 1397» (НТ МДТ).
Данные по свойствам упругости и адгезии были получены в режиме атомно-силовой спектроскопии при наложении нагрузки в 10 локальных участках клеточной поверхности. В основе метода лежит снятие «силовых кривых» (DFL (Z)) с поверхности, отражающих отклонение гибкой консоли АСМ-зонда при приближении зонда к образцу в каждой точке наноиденти-
1633
