CC BY
41ЮБИЛЕИ
К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ВАЛЕНТИНА БОРИСОВИЧД'ЛЛЕСКОВСКОГО
УДК 541.183 А.А. Малыгин1, В.М. Смирнов2
Введение
В 2012 г. 3 июня исполняется 100 лет со дня рождения выдающегося ученого химика второй половины ХХ начала XXI века, патриарха отечественной химии твердого тела, заслуженного деятеля науки РФ, участника Великой Отечественной войны, член-корр. РАН, доктора химических наук, профессора Валентина Борисовича Алесковского, путь которого прервался 29 января 2006 г. Но дело его живет и развивается в рамках созданной и возглавлявшейся им научной школы «Химия высокоорганизованных веществ»
Окончив в 1931 г. школу, Валентин Борисович поступил на «сменное отделение» химического факультета Ленинградского технологического института (полгода студент — полгода рабочий) Опытного завода ГИПХа. Его учителем в институте был проф. Е. В. Алексеевский. После окончания в 1937 г. института он был направлен в НИИ военно-морского флота, где работал научным сотрудником. В следующем году поступил в аспирантуру к Е. В. Алексеевскому. В 1940 г. защитил кандидатскую диссертацию «Активный кремнезем» и до начала войны работал старшим научным сотрудником кафедры сорбционной техники.
В июне 1941 г. ушел добровольцем на фронт. В 19411943 гг. служил начальником химслужбы 891-го стрелкового полка 189-й дивизии. В марте 1942 г. на передовой вступил в партию. В конце 1943 г. в бою под Пулковом В. Б. Алесковский был ранен. После госпиталя до сентября 1945 г. служил в 102м артиллерийском полку. Участвовал в сражениях под Пско-
НАУЧНАЯ ШКОЛА ЧЛ.-КОРР. РАН В.Б. АЛЕСКОВСКОГО «ХИМИЯ ВЫСОКООРГАНИЗОВАННЫХ ВЕЩЕСТВ»
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), 190013, Санкт-Петербург, Московский пр. д. 26 Санкт-Петербургский государственный университет
Алесковский Валентин Борисович
[р. 21,5(3,6),1912, г. Мары, ныне Туркменская ССР], советский химик, член-корреспондент АН СССР (1972). Член КПСС с 1943. Окончил Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (1937). Работал там же (в 1965-1975ректор). С1975- ректор ЛГУ. Основные работы в области синтеза неорганических материалов. Получил ряд катализаторов, сорбентов, электродных материалов. Разработал метод «химической сборки» материалов, изделий, нашедший применение в промышленности. Награжден орденом Ленина, 4 другими орденами, а также медалями.
(Большая советская энциклопедия)
вом, в Прибалтике, на Балканах, в Венгрии, Австрии, Чехословакии. Награжден орденами и медалями. После возвращения в институт работал ассистентом кафедры физической химии. В
1948 г. зачислен как Сталинский стипендиат в докторантуру. В
1949 г. был назначен заведующим кафедрой аналитической химии. В 1952 г., защитив докторскую диссертацию «Остовная гипотеза и опыт приготовления некоторых активных катализаторов», стал доктором химических наук и профессором. В 1965 г. назначен ректором Технологического института. В 1967 г. основал кафедру химии твердых веществ и стал ее заведующим. В дальнейшем, понимая важность развития химии твердых веществ применительно к материалам и изделиям электронной техники, по его предложению и при непосредственном участии была создана базовая кафедра на ЛОЭП «Светлана». По мере развития института произошла и трансформация в названии кафедры химии твердых веществ. С 1989 года она функционировала как кафедра химической технологии материалов и изделий электронной техники, а с 2008 года и по настоящее время как кафедра химической нанотехнологии и материалов электронной техники.
В 1972 г. был избран членом-корреспондентом АН
СССР.
С 1975 г. учебная, научная и организационная работа В.Б. Алесковского была связана с Ленинградским государственным университетом в связи с назначением его ректором указанного вуза. В 1977 г. на химическом факультете им была
1 Малыгин Анатолий Алексеевич, д-р хим. наук, профессор, зав. каф. химической нанотехнологии и материалов электронной техники СПбГТИ(ТУ), malygin@lti-gti.ru
2 Владимир Михайлович Смирнов, д-р хим. наук, профессор, кафедра химии твердого тела СПбГУ, vms11@yandex.ru
организована кафедра химии твердого тела, которой он заведовал до 1986 г., а затем работал профессором кафедры.
Основной областью научных интересов В. Б. Алесков-ского было изучение природы и химических превращений твердых веществ и разработка технологии новых неорганических материалов. Он автор более 450 научных публикаций, в том числе 12 монографий и учебников и более 150 изобретений. Обзор ранних работ опубликован в «Журнале прикладной химии» (1974. Т. 47. № 10; в 1975 г. переведен на англ. яз.).
В.Б. Алесковский - талантливый педагог, подготовивший плеяду специалистов в области химии твердого тела, которые работают как в нашей стране, так и за ее пределами, создатель продуктивной научной школы «Химия высокоорганизованных веществ». Среди его учеников несколько десятков докторов и более 100 кандидатов наук, которые трудятся не только на кафедрах СПбГУ и СПбГТи(тУ), но и в МГУ, МФТИ, СтГТУ, а его последователи развивают исследования также в учреждениях РАН, в зарубежных университетах.
Многие годы В. Б. Алесковский был председателем Совета ректоров Ленинграда, членом обкома и райкома КПСС, депутатом горсовета и Верховного совета РСФСР, где в разное время возглавлял комиссии по образованию, по делам молодежи и др. По поручению обкома он провел организацию Ленинградского научного центра АН СССР.
Предлагаемая читателям статья посвящена рассмотрению основных этапов развития научной школы чл-корр. РАН В.Б. Алесковского. При ее написании использованы некоторые записки и высказывания В.Б. Алесковского, которыми он делился с авторами настоящей публикации.
Научная школа «Химия высокоорганизованных веществ».
В области нанотехнологий интересы физики и химии сближаются. Нобелевский лауреат Р. Хофман писал [1]. «Пусть наши друзья - физики лучше знают, как рассчитать электронную структуру молекулы или кристалла, но едва ли они понимают эту структуру лучше нас...». Р. Хофман подчеркивает родство химии твердого тела с химией молекул - как органических, так и неорганических: «Плохо то, что использование ионных представлений уводит химиков-твердотельщиков от основных понятий химии. Ведь основное понятие химии - и в этом нет сомнения - это молекула!».
По В.Б. Алесковскому высокоорганизованными мы называем твердые вещества, многоатомные химические индивиды. В соответствии с представлениями о нестехиометрии химические индивиды не могут существовать в неживой природе, поскольку даже кристаллические твердые вещества всегда содержат переменное количество дефектов и примесей, и таким образом, являются нестехиометрическими соединениями.
Не разделяя этих представлений, группа молодых преподавателей, аспирантов и студентов Ленинградского технологического института под руководством В.Б. Алесковского предприняла в середине 20 в. поиски путей синтеза твердых веществ постоянного состава. Используя сформулированную В.Б. Алесковским «остовную» гипотезу, эта группа нашла один из них, а именно - путь молекулярного наслаивания (МН) и химической сборки.
«Остовная» гипотеза была создана и впервые успешно применена более чем полвека назад при разработке особо химически и механически стойкого катализатора разложения маловодной перекиси водорода [2-4]. Успех разработки на её основе синтеза твердых веществ постоянного состава не оставлял сомнений в адекватности данной гипотезы. Дополняясь и углубляясь новыми данными о природе твердого вещества по мере разработки методик синтеза и изучения всё новых и новых многоатомных химических индивидов, эта гипотеза, в конце концов, стала теоретической основой химии высокоорганизованных веществ. В то же время группа разработчиков экспериментальной основы этой новой химической дисциплины, пополняясь всё новыми и новыми молодыми участниками, превратилась в научную школу, изучающую природу и процессы синтеза многоатомных химических индивидов.
В 2012 году научной школе «Химия высокоорганизованных веществ» более 50 лет, а 38 лет прошло со дня рассмотрения на Президиуме АН СССР сообщения чл-корр. АН
СССР В.Б. Алесковского о синтезе твердых веществ постоянного состава и принципах и методах грядущей технологии, т. е. -по современной терминологии, - нанотехнологии» [5, 6]. В своем выступлении Валентин Борисович отмечал [7], что «Наиболее общей характеристикой природы твердого вещества является не кристаллическая решетка, а остов - непрерывная цепь, сеть, или каркас межатомных связей, объединяющих атомные остовы данного вещества в единую систему. В то время как кристаллическая решетка характеризует только кристаллические вещества, остов характеризует и кристаллические и аморфные, например, стекла...». «Совершенно воспроизводимый синтез сложных веществ. осуществляется в организмах. .Нами намечены пути направленного синтеза
твердых веществ., синтезы рядов твердых соединений ........
путем химической сборки (совместно со С.И. Кольцовым [8]). Метод химической сборки заключается в последовательном нанесении на поверхность подходящей подложки (матрицы) ряда монослоев заданного состава посредством необратимой химической сорбции соответствующих молекул»....« 100%-е покрытие поверхности в каждом акте синтеза обеспечивается большим избытком реагента и проточными условиями, вообще условиями проведения необратимой химической сорбции».
«Методом химической сборки можно получать мета-стабильные модификации твердых веществ,. количество которых огромно, так как оно обусловлено числом возможных энергетических состояний, составляющих целую полосу. Такая полоса лежит между энергиями образования твердого вещества Е мин и Е мак [7]. Причем каждому дискретному состоянию данного энергетического спектра соответствует один химический индивид - член гомологического ряда наноструктур, а континууму вырожденных состояний - совокупность всех обычных, макроскопических твердых тел данного состава». Таким образом, было показано, что в фазовом переходе первыми возникают квантовые тела, являющимися с химической точки зрения свободными полирадикалами, называемые в настоящее время наноструктурами.
По остовной гипотезе твердые тела, как и молекулы, имеют в своем строении химический радикал - остов и связанные с ним функциональные группы (рисунок 1), поэтому они могут вступать в химические реакции, причем даже легче, чем молекулы.
Рисунок 1. Остовная модель твердого тела по В.Б. Алесковскому. Ш -атомы остова; Аь А2 - функциональные группы.
Например, хемосорбция метана на поверхности предварительно хлорированного алмаза есть реакция его конденсации с С1-группами алмаза, в результате которой к структуре алмаза присоединяется монослой групп =С(Н)2 и образуется и удаляется НСІ. Попеременно хемосорбируя
на новой, построенной из этих =С(Н)2 групп поверхности алмаза, то СС14, то СН4, и, удаляя НС1, можно монослой за монослоем нанести на поверхность данного образца алмаза алмазную пленку, т. е. произвести молекулярное наслаивание (МН) определенного количества химических эквивалентов углерода. Если этот синтез заканчивается конденсацией метана, то алмазная пленка несет на себе группы =С(Н)2, и может реагировать не только с тетрахлоридом углерода ССЦ, но и, например, с РС1з , что позволяет присоединять к углеродному слою слой того или иного соединения фосфора, т. е. переходить от молекулярного наслаивания к химической сборке монослоев и полислоев (пленок) разного состава и получать пространственно разделенные соединения (ПРС) - индивидуальные вещества, не рождаемые природой.
Другой пример. Методом химической сборки, т. е., чередованием в заданной последовательности циклов МН монослоев разного состава, были получены твердые соединения, имеющие как периодическую, так и непериодическую регулярную структуру. Исходя из хлоридов фосфора, титана и воды, были получены все 14 разных наноструктур, которые могут быть построены из 4-х фосфорокислородных (Р) и титанкислородных (Т) монослоев: ТТТР, ТРТТ, ТТРР и т.п. Их исследование показало, что состав и свойства, например, растворимость и каталитическая активность продуктов, состоящих из одного и того же числа одних и тех же структурных единиц Т и Р, но чередующихся в разном порядке, не идентичны. Продукты, наружный слой которых состоял из структурных единиц Р, почти не проявляли каталитической активности в реакции гидролиза СС14, тогда как структуры с наружным слоем Т - оказались чрезвычайно активными.
Синтез сложных надмолекулярных химических индивидов методом МН проводится по программе, которая включает набор исходных реагентов (прекурсоры), реакции, операции и режим синтеза, но, главное, последовательность циклов молекулярного наслаивания. Образование в процессе МН многослойной структуры на примере титан- и кремнийоксидных нанослоев на поверхности мо-нокристаллического кремния (рисунок 2) общей толщиной d задается уравнением:
d п = dl N1 + d2 N2 + ■■■ + di N1,
где dn - толщина наноструктуры, di - толщина монослоя, входящего в Ьй слой; N - число циклов молекулярного наслаивания, необходимое для образования Ьго слоя; di п
- толщина, принадлежащего данной наноструктуре Ьго монослоя.
Рисунок 2. Данные эллипсометрии по зависимости толщины (ё) нанослоя от числа циклов молекулярного наслаивания (Ы) при синтезе первых наноструктур на монокристаллическом кремнии. а) трехслойные и б) пятислойные оксидные нанослои титана (1) и кремния (2)
Поскольку толщины монослоев d1, d2,... di, состоящих из разных структурных единиц (кремний- или тита-ноксидных), не равны, следовательно, не равны и углы наклона отрезков кривой d = ^ (^ к оси N (а^а^—.а) определяемые зависимостью tg а = d/N. График зависимости d = ^ (^, имеет вид ломаной линии, углы наклона ее линейных участков и толщины соответствующих слоев разного состава в точности равны значениям, предсказанным теорией, и в то же время известным из кристаллохимии. Наблюдаемое на начальном участке совпадение углов наклона для слоев ТЮ2 и SЮ2, указывает на то, что
структура первых монослоев совпадает со структурой кремнеземной матрицы. Толщину синтезированного нанопокрытия определяли эллипсометрическим методом [7, 8]. Измерение толщины сформированных слоев показало, что отклонение от среднего значения составляет ± 0,1 нм. Как и следовало ожидать, толщина покрытий находится в линейной зависимости от числа циклов молекулярного наслаивания. В сообщении [7] был продемонстрирован целый ряд примеров синтеза твердых веществ постоянного состава, в том числе, наноструктур, и в заключении сделан вывод, что методом химической сборки «можно синтезировать материалы и физические приборы, а в перспективе биологические ткани и органы».
Установив, что синтез наноструктур можно с одинаковым успехом производить как на одной матрице, так одновременно на множестве матриц (подложек), была разработана и запатентована групповая нанотехнология квантовых устройств методом химической сборки. Данная технология основана на том упомянутом выше факте, что метод химической сборки позволяет получать «в один прием» как угодно большие партии стандартных квантовых устройств, поскольку число одновременно синтезируемых этим методом одинаковых наноструктур -их схемных элементов, ограничивается только объемом реактора.
В дальнейшем научной школой химии высокоорганизованных веществ было показано, что синтез методом химической сборки основан на тех же принципах что и биосинтез, и протекает тем же путем транскрипции и трансляции информации [9]. Пользуясь этим методом можно из атомов всего 2-х - 3-х элементов построить неисчислимое множество индивидуальных неорганических веществ. Отсюда следует, что неорганический синтез, имея в своем распоряжении атомы всех элементов Периодической системы Д. И. Менделеева, освоив процесс химической сборки, может, наконец, стать не менее, если не более, продуктивным, чем органический синтез.
На рисунке 3 представлена общая схема химической сборки на поверхности твердых тел методом МН монослоев, нанослоев заданной толщины одной химической природы (а) и с чередующимися нанослоями разного химического состава (б), а также гетеромонослоев (в).
Рисунок 3. Химическая сборка поверхности твердых тел методом молекулярного наслаивания
Другое направление исследований, проведенных научной школой В.Б. Алесковского, начатое им и его учениками в СПбГУ, более 10 лет назад, связано с получением наночастиц углерода.
Особенность синтеза индивидуальных наноструктур заключается в том, что их надо не только уметь получить, но и стабилизировать. Прерывая с этой целью процесс фазового перехода вещества в твердое состояние быстрым охлаждением, «закалкой», в момент, когда вещество находится в одном из дискретных состояний, получают его в одном из неравновесных стационарных состояний, в частности, некристаллическом, стеклообразном или дисперсном состоянии. В ряде случаев закалка происходит самопроизвольно. Так, продукты горения метана
или силана, покидая пламя, мгновенно конденсируются: получается соответственно сажа и аэросил. Айлер разработал метод выращивания глобул из пересыщенного раствора трудно растворимых веществ, в частности, кремнезема [10]. Прерывая этот процесс через определенные промежутки времени, он регулировал размеры глобул.
Лазерным испарением графита получают углеродные наноглобулы и нанотрубки. Однако это случайные, плохо воспроизводимые наночастицы. В то же время из развиваемой школой В.Б. Алесковского теории следует, что, проводя процесс направленного структурообразова-ния на определенном удалении от равновесия, путем мгновенной стабилизации наночастиц по мере их образования, например, быстрым охлаждением, закалкой, можно получать наноструктуры, находящиеся в одном и том же определенном дискретном неравновесном состоянии.
Исследование ряда необратимых процессов окислительной конденсации, в частности, метана [11] показало, что, регулируя степень удаления процесса синтеза от равновесия, можно устанавливать режим горения, при котором в пламени генерируются интересующие нас продукты. Изучая процесс горения метана в пламени хлора, В.Б. Алесковским с учениками было установлено, что, изменяя соответствующим образом режим горения, можно довольно точно регулировать размер образующихся углеродных наночастиц. Этому способствует то, что в данном процессе, при достаточно большом удалении от равновесии, одновременно с образованием углеродных наноструктур возникают и полихлориды бензола, кристаллизующиеся около 300°С. Предельно малые предкристалли-ческие углеродные частицы, вылетая из пламени, окутанные этими парами на его периферии, моментально охватываются бензолхлоридной оболочкой, и, лишаясь возможности соединяться друг с другом, сохраняют первоначальные размеры. Причем определенным температурам соответствуют определенные значения размеров углеродных наноглобул. Нанодисперсный уголь (НАУ), состоящий из углеродных глобул (или нанотрубок), размером 5-150 нм образуется в пламени, возникающем при взаимодействии хлора с метаном, причем единственный побочный продукт реакции (НС1) поглощается водой. Так как и метан, и хлор сравнительно легко освобождаются от примесей, то данным способом могут быть получены практически сколь угодно большие количества совершенно чистого монодисперсного наноуглерода, точнее наноугля (NC).
Интересно, что тайна синтеза многоатомных химических индивидов была раскрыта в те же 60-е годы 20 в., после того, как Р. Фейнман, один из исследователей микромира, высказал идею его освоения словами: «Внизу полным полно места».
В одной из первых монографий по нанотехнологии в ее современном восприятии утверждают [6], что принципы и методы нанотехнологии «неизвестны». Но из ряда сообщений, сделанных в 2000 году на научных семинарах и конференциях в Европе и Америке следует, что уже более 20 лет известен процесс синтеза наноструктур "atomic layer epitaxy" (ALE) (атомная послойная эпитаксия). По сообщению в Solid State Technology [5] на основе ALE развивается технология ALD - технология нанесения атомных слоев, т. е. нанотехнология. Она «атакует рубежные параметры развития интегральных схем». Ряд фирм уже использует эту технологию [12, 13], причем её применение произвело прорыв в области производства интегральных схем [13].
В. Б. Алесковский в процессе развития научной школы «Химия высокоорганизованных веществ» одним из первых ввел понятие химико-информационного синтеза, приблизив химический процесс к биосинтезу [14, 15]. В центре внимания этой новой области химии находится проблема структурной организации вещества на надмолекулярном, в частности, предбиологическом уровне. И задача разработки научных основ химико-информационной технологии (ХИТ), процессы которой должны включаться в систему природных процессов, не внося в нее никаких возмущений. Многоатомные химические индивиды она рассматривает как наиболее вероятных предшественни-
ков организмов, которые, возникая в процессе эволюции, тут же ассоциировались, и теперь существуют в составе твердых растворов, ковалентных и не ковалентных надмолекулярных ассоциаций. Данный подход сближает химию высокоорганизованных соединений как с молекулярной биологией, так и с термодинамикой неравновесных процессов и теориями информации и самоорганизации.
Исходя из того, что информация есть свойство вещества, путем само структурирования под внешним воздействием, адаптироваться к условиям существования, химия высокоорганизованных соединений стремится количественно охарактеризовать это свойство. Конечной целью является создание химико-инфомационного процесса -прототипа программируемых технологических процессов производства и материализации информации (ПМИ), при которых одновременно генерируется и "записывается" информация на предельно емких носителях, что содействует переходу производства всего необходимого человеку на предельно эффективную экологически безопасную химико-информационную технологию.
Таким образом, научной школой В.Б. Алесковского развивается взгляд на наноструктуры как на многоатомные химические индивиды, представляющие собой гомологический ряд полирадикалов или, с физической точки зрения, нанометровых тел, находящихся в стационарном неравновесном дискретном состоянии, т.е. квантовых тел. Их химические превращения, вообще, реакции, идущие с участием данных химических индивидов, изучает химия высокоорганизованных веществ. В ней рассматриваются теория и методы организации процессов химической сборки квантовых устройств из наноструктур; прогнозируется создание в недалекой перспективе программируемых процессов, генерирующих информацию и непосредственно превращающих её в знания, а также постройка химических моделей «живого вещества».
С этой точки зрения можно понять, почему становление нанотехнологии, с которым связывают великие ожидания, задерживалось. Причина в том, что принципы и методы нанотехнологии несовместимы с господствующими в настоящее время представлениями классической науки. Неадекватность этих представлений раскрыта в известных трудах И. Р. Пригожина [16, 17]. Здесь достаточно коснуться одного из них: представления, что твердые вещества не могут иметь постоянный состав и являются нестехиометрическими соединениями. На первый взгляд, это действительно так, когда мы имеем смесь гомологов, например, в полимерах или твердые растворы в неорганических веществах.
Существенно, что структура и информация есть одно целое: тело и «душа» вещества, т. е. его свойство адаптироваться к условиям существования. Они вместе рождаются и вместе гибнут. Это видно из следующего. Структура, согласно известной теории Пригожина, образуется в неравновесной системе, находящейся под достаточно мощным воздействием, в момент её перехода в стационарное состояние, когда производства энтропии падает до минимума. Но 5 + I = 1. Следовательно, /мах = 1
- 5 мин, то есть в системе, к моменту её перехода в стационарное состояние вырабатывается максимальное количество информации. Энтропия отдается среде, информация же по мере того как формируется структура, очевидно, воплощается в вещество и придает его надмолеку-лам (наноструктурам) форму, комплиментарность.
Первичные тела, наноструктуры, возникая в процессе синтеза в валентно- и координационно ненасыщенном состоянии, по мере образования, соединяются, образуя надмолекулярные комплексы разного рода, твердые растворы друг в друге. Взаимодействуя со средой путем адсорбции и абсорбции, последние сначала покрываются «монослоями» толщиной в один или несколько атомов, а затем обрастают более толстыми защитными оболочками. Таким образом, процессы структурной организации вещества, заключаются ли они в конденсации его атомов, кластеров, молекул или любых других структурных единиц, сопровождаются процессами спонтанной или искусственной стабилизации. А именно, процессами самосборки но-
ворожденных малых надмолекул, объединяющими их в надмолекулярные ассоциации (твердые растворы), и вслед за тем - сорбции на их поверхности веществ окружающей среды или модифицирующих реагентов.
Из вышесказанного видно, что отсутствие в природе и невозможность получения обычными методами твердых веществ постоянного состава, не роковая неизбежность, с которой мы вынуждены мириться, изощряясь всякими способами в получении «чистых веществ» из смесей, твердых растворов и соединений переменного состава -нестехиометрических соединений. Как выяснилось, существование индивидуальных твердых веществ не запрещено природой, но, как и организмы, они рождаются при строго определенных условиях. Причем их образование -событие крайне мало вероятное. Дело в том, что даже очень маленькое твердое тело состоит из множества атомов, из которого может образоваться неисчислимое множество структур N £ mn, где m - число элементов. Поэтому вероятность образования одной из них - той, которую приобретает данное твердое тело в процессе синтеза, обратно пропорциональна числу всех возможных для него структур, Р = 1/N [18]. Тот факт, что при всем при том многоатомные химические индивиды, биополимеры являются обычными продуктами биосинтеза, заставляет думать, что синтез многоатомных химических индивидов следует строить по образу и подобию биосинтеза. А последний, как известно, неразрывно связан с копированием структуры ДНК и сборкой на её копиях, как на матрицах, из мономеров всевозможных биополимеров, и, очевидно, является процессом не только транскрипции и трансляции информации, но и её производства и овеществления.
Предположив, по аналогии с биосинтезом, что притоком извне достаточно большого количества информации I, можно повысить до единицы вероятность образования любого многоатомного химического индивида, мы по образу и подобию биосинтеза создали процесс химикоинформационного синтеза (CIS), в котором так же как и в этом природном процессе вырабатывается и воплощается в продукты синтеза неограниченное количество информации. По Колмогорову [19] I = Log2N, бит. Величина I характеризует уровень структурной организации синтезируемого продукта, тип процесса его синтеза, количество затрачиваемой в нем энергии, число операций сборки. Химическая сборка является одним из процессов CIS, осуществляемым посредством проведения в определенной последовательности заданного числа циклов молекулярного наслаивания.
Заключение
Таким образом, анализ деятельности В.Б. Алесков-ского и его учеников в области развития представлений о твердых веществах и путях их превращений, результатом которой явилось формирование научной школы «Химия высокоорганизованных веществ», позволяет выделить следующие основные этапы указанного пути, начиная с первых послевоенных лет и заканчивая сегодняшним днем:
• 50-е годы 20 века - создание «остовной» гипотезы (1952 г.) и ее развитие
• 60-е годы 20 века- обоснование стехиометрии твердых веществ, разработка классификации твердых веществ - генетические и гомологические ряды твердых соединений, введение и обоснование понятия «надмо-лекула» в химии твердого тела, теоретическое и экспериментальное обоснование методов химической сборки - прообраза современной групповой нанотехнологии, создание первых наноструктур, становление ведущей научной школы «Химия высокоорганизованных веществ»
• 70-е - 80-е годы 20 века - создание методами химической сборки материалов различного функционального назначения применительно к широкому спектру отраслей промышленности, разработка технологических подходов и аппаратурного оформления процесса хи-
мической сборки материалов методом молекулярного наслаивания
• 80-е годы 20 века - организация производства и поставки первых наноматериалов в промышленность -модифицированные сорбенты ИВС-1, ФС-1-3 для авиаприборостроения
• конец 80-х - 90-е годы 20 века - формулирование основ химической сборки индивидуальных твердых веществ с позиций химико-информационного синтеза -«начатки теории»
• начало 21 века - разработка новых подходов к синтезу химических индивидов - квантовому синтезу - на примере наноуглерода и создания в перспективе биологических тканей и органов.
Наиболее важный период научной деятельности В.Б. Алесковского начинался с высказанной им в 1952 г. «остовной» гипотезы и разработанных на ее основе методов химической сборки, молекулярного наслаивания, которые уже нашли практическое применение при создании катализаторов, сорбентов, тонкопленочных объектов электронной техники, керамических и др. видов наноматериалов. Именно на основе принципов метода молекулярного наслаивания, сформулированных В.Б. Алесков-ским и его учеником С.И. Кольцовым в шестидесятые годы прошлого века, сегодня разработана нанотехнология молекулярного наслаивания, а также такие известные приемы синтеза наноматериалов, такие как атомно-слоевая эпитаксия (Atomic Layer Epitaxy), атомно-слоевое осаждение (Atomic Layer Deposition).
В.Б. Алесковский никогда не остановился на достигнутом, а двигался дальше в разработке теоретических и прикладных основ прецизионного синтеза твердых веществ и материалов. Последние годы его научной деятельности связаны с развитием представлений о химикоинформационном и квантовом синтезе. Именно указанным аспектам и посвящена последняя работа В.Б. Алесковско-го, которая опубликована уже после его ухода от нас. Она затрагивает теоретические основы химической квантовой технологии и предлагает один из путей ее практической реализации на примере получения нанодисперсного активного углерода [20].
В настоящее время на базе ФГУП «СКТБ Технолог» действует, созданная при жизни В.Б. Алесковского по его эскизам и прошедшая экспериментальную проверку, установка по пламенному синтезу нанодисперсного углерода в процессе окислительной конденсации метана под действием хлора. А первые результаты исследований свойств нового продукта подтвердили уникальность этого материала как сорбента с высокоразвитой удельной поверхностью, как носителя для гетерогенного катализа и как возможного заменителя сажи.
Сегодня уже не вызывает никаких сомнений перспективность промышленного освоения предложенных еще в шестидесятые годы прошлого столетия В.Б. Але-сковским научных подходов в области создания твердофазных материалов стехиометрического состава с заданными функциональными свойствами, в том числе, приемами нанотехнологии, а их автор опережал современников на 20-30 лет.
В рамках научной школы В.Б. Алесковского регулярно проводятся конференции: Международная конференция «Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии» на базе Санкт-Петербургского госуниверситета (1-я -1996 г., 2-я - 1998 г., 3-я -2001 г., 4-я -2004 г.); Всероссийская конференция с международным участием "Химия поверхности и нанотехнология" на базе Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) (1-я -1999 г., 2-я - 2002 г., 3-я - 2006 г., 4-я - 2009 г., 5-я -2012 г.).
Многие результаты разработок и изобретений В. Б. Алесковского и его учеников реализованы на практике. Так, освоен промышленностью эффективный и высокоэкономичный материал «Анод» для электрохимических источников тока; на основе принципиального нового материала «Микроворс» впервые в мировой практике разра-
ботан электрохимический генератор, автономно работающий в морской воде как в естественной среде. Созданы с применением нанотехнологии молекулярного наслаивания новые сорбенты ИВС-1, ФС-1-3, использующиеся в изделиях авиаприборостроения, а также нанолегиро-ванная керамика, применяющаяся при создании керамических изоляторов в рентгеновских трубках.
Литература
1. Хофман Р. Строение твердых тел и поверхностей. М.: Мир, 1990. 214 с.
2. Алесковский В.Б. Химия надмолекулярных соединений. СПб.: СПбГУ, 1996. 253 с.
3. Алесковский В.Б. Остовная гипотеза и опыт приготовления некоторых активных катализаторов: авто-реф. дис. ... д-р хим. наук. Л. 1952.
4. Алесковский В.Б. О химическом строении веществ, обладающих поглотительной способностью и каталитической активностью. Вопросы химической кинетики, катализа и реакционной способности. М.: 1955. С. 569587.
5. A.A. Malygin. V.M. Smirnov. Early work on atomic layer deposition cited. // Solid State Technology, 2002. №3. Р. 14.
6. Nanotechnology research directions: IWGN Workshop Report Vision for Nanotechnology R&D in the next decade. On behalf of NSTC/CT/IWGN. / Edited by M. C. Roco (IWGN Chair), R. S. Williams, and P. Alivisatos. Boston. 2000.
7. Алесковский В.Б. Химия и технология твердых веществ. // Журн. прикл. химии, 1974. Т. 47. № 10. 21452157.
8. Свешникова Г.В., Кольцов С.И., Алесковский
В.Б. Синтез слоя двуокиси кремния заданной толщины на поверхности кремния методом молекулярного наслаивания. // Журн. прикл. химии, 1970. Т. 43. № 5. С. 11501152,
9. Merrifield R.B. Solid Phase Peptide Synthesis. Ї. The Synthesis of a Tetrapeptide.// J. Am. Chem. Soc.; Ї9бЗ; V. В5(Ї4) P. 2Ї49 - 2Ї54
Ї0. Aйлер P. Химия кремнезема: в 2-х частях. / пер. с англ. М.: Мир, Ї9В2. Ч. Ї. 4Їб с.
ЇЇ. Aлесковский В.Б., Горшкова Ю.Г., Pоманенко Е.К., Pоманычев A.K,, Сулимов. Синтез структурированных углеродных наногобул. // Вестн. СПбГУ. 200Ї. Вып. 4.
С. Ї45
Ї2. R. Puurunen. Surface chemistry of atomic layer deposition: a case study for the trimethylaluminum/water process// J. of Applied Physics. 2005. V. 97. P. Ї2ЇЗ0Ї-Ї -Ї2ЇЗ0Ї-52.
ЇЗ. J.Nishizava. Photo-Assisted Molecular Layer Epitaxy// J. of Electrochem. Soc. Ї9В5. V ЇЗ2. P. ЇЇ97 - 200Ї.
Ї4. Алесковский В.Б.. Синтез индивидуальных химических соединений как химико-информационный процесс. // Вестн. СПбГУ. Ї992. Вып. 4. С. 75-7б.
Ї5. Алесковский В.Б. Информация как фактор самоорганизации и организации вещества. // Журн. общ. химии. 2002. Т. 72. № 4. С. бЇЇ - бЇб.
Їб. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. От диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. / пер. с англ. М.: Мир, Ї979. 5Ї2 с.
Ї7. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. / пер. с англ. М.: Мир, Ї990. 344 с.
ЇВ. Алесковский В.Б.. Химия надмолекулярных соединений. СПб.: СПбГУ, Ї99б. 250 с.
Ї9. Колмогоров А.Н.. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, Ї9В7. 304 с.
20. Алесковский В.Б Квантовый синтез // Журн. прикл. химии. 2007. Т. В0. № ЇЇ. С. Ї7бЇ-Ї7б7.
