КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 2012, том 57, № 3, с. 528-535
ИНФОРМАЦИЯ
БЮЛЛЕТЕНЬ Национального комитета кристаллографов России, № 4 Официальный сайт: http://www.crys.ras.ru/RNCC/
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ КРИСТАЛЛОГРАФИИ ИМ. А.В. ШУБНИКОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУУК
Исторические этапы Института кристаллографии
Институт кристаллографии АН СССР создан в соответствии с Протоколом № 16 Распорядительного заседания Президиума Академии наук СССР от 16 ноября 1943 г. и переименован в Федеральное государственное бюджетное учержде-ние наукиИнститут кристаллографии им. А.В. Шуб-
Рис. 1. Первый директор Института кристаллографии — академик А.В. Шубников (1887—1970).
никова Российской академии наук (ИК РАН) в соответствии с постановлением Президиума Российской академии наук от 13 декабря 2011г. № 262. ИК РАН входит в состав организаций, объединяемых Отделением физических наук РАН (ОФН РАН).
История создания Института связана с группой кристаллографии при Минералогическом музее АН СССР в Ленинграде, сформированной в 1925 г. А.В. Шубниковым, которая уделяла особое внимание изучению кварца. Успехи этой группы привели к созданию в 1937 г. Лаборатории кристаллографии АН СССР, на базе которой в 1943 г. организован Институт кристаллографии АН СССР. Директором Института назначен А.В. Шубников (рис. 1), а в состав ученого совета вошли выдающиеся ученые страны: Д.С. Белян-кин, А.Ф. Иоффе, А.Е. Ферсман, Н.В. Белов, Г.Б. Бокий, Н.Е. Веденеева, Г.Г. Леммлейн, М.В. Классен-Неклюдова, Е.Е. Флинт, Л.М. Беляев. С 1962 по 1996 г. Институт возглавлял академик Б.К. Вайнштейн. С 1998 г. директор Института — член-корреспондент РАН М.В. Ковальчук.
За 68 лет ИК РАН стал ведущим российским научным центром по изучению кристаллического состояния вещества. В Институте ведутся исследования процессов образования кристаллов, их физических свойств, структуры с использованием рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов. В последние годы физические методы, разработанные для исследования кристаллических материалов, эффективно используются для изучения наноматериалов и нано-систем неорганической и органической природы.
Созданные в ИК РАН аппаратура и методы выращивания таких кристаллов, как кварц, лей-косапфир, лазерные кристаллы, составили основу промышленности синтетических кристаллов в нашей стране. В Институте разработаны методы горизонтальной направленной кристаллизации, искусственной эпитаксии тонких пленок, выращивания нитевидных кристаллов полупроводников, кристаллов белков и других биологически-активных соединений, создания трековых мембран, проведены успешные эксперименты по выращиванию кристаллов в космосе.
Ученые ИК РАН внесли большой вклад в развитие теорий симметрии кристаллов, роста кри-
/ \ !
\
■ ■
t КГ
•игЬ
. л» * 1 \ \ •_^
I л
к
сталлов, рассеяния рентгеновских лучей и электронов, создание структурной электронографии, методов структурного анализа, малоуглового рассеяния, стоячих рентгеновских волн.
В ИК РАН определено атомное строение сотен новых кристаллических материалов, от минералов до белков, открыты минералы икранит, рас-цветаевит, созданы новые сегнетоэлектриче-ские, магнитные, акустооптические, жидкие кристаллы, кристаллические сцинтилляторы для детекторов ядерного излучения, суперионные проводники.
Сотрудниками Института внесен вклад в создание основ фурье-спектроскопии, открыты явления электрогирации, фотовольтаического и магнитопластического эффектов. Разработаны и внедрены в промышленность отечественные рентгеновские дифрактометры и спектрометры, созданы станции для источника синхротронного излучения.
Крайне важно, что уже в первые годы развития Института кристаллографии А.В. Шубниковым определена идеология научного развития, базирующаяся на триаде "рост—структура—свойства".
Сегодня, когда речь идет о высокотехнологичной экономике, важнейшая задача заключается в том, чтобы научные результаты как можно скорее вышли в производство, к потребителю. Кристаллография имеет важную инновационную особенность — в этой фундаментальной науке очень часто результатом является именно материал — кристалл, т.е. реальный, осязаемый для потребителя продукт.
А.В. Шубников придавал большое значение развитию международных связей кристаллографов. В 1946 г. он принял участие в создании Международного союза кристаллографов и его печатного органа — "Acta Crystallographica". Именно А. В. Шубников предложил название этого журнала.
В 1960-е гг. наступил новый этап развития Института, когда по инициативе его директора академика Б.К. Вайнштейна (рис. 2) создана лаборатория белковой кристаллографии, и появилось тематика, связанная с изучением биологических объектов физическими методами. В результате дан толчок развитию целого комплекса направлений исследований: дифракция на цепных молекулах, ее теоретические аспекты, кристаллизация белков, исследование их атомной структуры, создание аппаратуры, вычислительных методов. Позднее в Институте были начаты исследования жидких кристаллов, органических ленгмюров-ских пленок, получили развитие методы молекулярной архитектуры, аналогичные молекулярно-лучевой эпитаксии.
Рис. 2. Директор Института кристаллографии — академик Б.К. Вайнштейн (1921—1996).
Институт кристаллографии сегодня
В последнее десятилетие тематика Института претерпела существенные изменения: при сохранении традиционных направлений исследований "рост-структура-свойства" кристаллов были сформированы три приоритетных направления научно-исследовательской работы:
— нано- и биоорганические материалы: получение, синтез, структура и свойства, методы диагностики на основе рентгеновского и синхро-тронного излучения, электронов, нейтронов и атомно-силовой микроскопии;
— фундаментальные аспекты образования кристаллических материалов и наносистем, их реальная структура и свойства;
— новые кристаллические и функциональные материалы.
В этих приоритетах отражается преемственность научного опыта, традиций, но уже обозначены ориентиры на новые направления развития науки.
Современный ИК РАН представляет собой уникальную научную организацию, являясь единственным физическим институтом, имеющим базу и "культуру" для работы с биологическими и органическими объектами, а также уни-
Г?
Рис. 3. Директор Института кристаллографии — член-корреспондент РАН М.В. Ковальчук.
кальный набор физических, в первую очередь дифракционных, методов изучения структуры и свойств конденсированных сред любой природы, обладая практически неограниченными возможностями в области синтеза новых органических и неорганических материалов. Институт кристаллографии — один из немногих в стране междисциплинарных институтов, в котором отдельные научные направления не просто развиваются, а органически объединены и дают синергетиче-ский эффект.
Под руководством директора Института М.В. Ковальчука (рис. 3) создана современная исследовательско-технологическая база для получения, исследования структуры и физических свойств кристаллических, нано- и биоорганических материалов, включающая в себя новейшую рентгеновскую аппаратуру, уникальные электронные микроскопы, зондовые микроскопы, оптические спектрометры, технологическое оборудование для кристаллизации белков, формирования систем молекулярных пленок Ленгмюра— Блоджетт, получения углеродных материалов. Развиты различные методы исследования структуры, в частности рентгеновские методы, основанные на использовании стоячих волн, полного внешнего отражения и многоволновой дифракции. Это позволяет разрабатывать и изучать уникальные материалы (рис. 4) и вещества с дальнейшим применением полученных знаний в различных отраслях наукоемкой промышленности.
При этом особое место занимает изучение таких объектов, как тонкие кристаллические плен-
ки, жидкие кристаллы, кристалло-керамики, органические, неорганические, биоорганические и гибридного происхождения наноструктуры, полностью или частично упорядоченные конденсированные неорганические, органические и биологические системы. Важное место занимают работы по изучению структуры, свойств и функций белков, перспективных для применения в области медицины, разрабатываются методы целевой доставки препаратов на основе нанокапсулирова-ния (рис. 5).
Центр коллективного пользования "Структурная диагностика материалов"
На базе ИК РАН в 2002 г. был организован Центр коллективного пользования "Структурная диагностика материалов" (ЦКП). Основные направления деятельности ЦКП — исследования в области получения перспективных материалов с заданными свойствами, разработка методов для структурной диагностики наноматериалов и на-носистем, биокристаллов и тонких пленок. Ведущее место в структурных исследованиях занимают рентгеновские методы (весь диапазон вплоть до гамма-излучения): малоугловые методы, порошковая дифрактометрия, рентгеновская томография (включая фазово-чувствительные методы), поверхностные и спектральные рентгеновские методы, а также методы электронной микроскопии высокого разрешения, атомно-си-ловой, туннельной микроскопии, методы акусто-оптики и другие.
P = 140 ГПа T= 2000 К
Рис. 4. Полимерный азот — новый экологически чистый материал с рекордным запасом энергии. Впервые синтезирован кристалл азота со структурой кубик-гошь при экстремальных условиях P = 140 ГПа, Т = 2000 К.
11-
0
(г)
< 400 600 800
^'ауек^Ы, пш
(д)
(е)
©
уоо
6 мкм 1 1
Рис. 5. Создание многофункциональных микро- и наноконтейнеров. Разработаны методики создания контейнеров на основе пористых неорганических частиц для адресной доставки, а также предложены способы модификации оболочек полиэлектролитных капсул наночастицами металлов с целью дистанционного высвобождения закапсулирован-ного материала. Управление адсорбцией наночастиц золота на полиэлектролитные оболочки капсул: адсорбция в виде индивидуальных частиц (а—в) и агрегатов (г—е). Спектры поглощения систем и схемы адсорбции (а, г), изображения просвечивающей электронной микроскопии (б, д) и конфокальной микроскопии (в, е).
К настоящему моменту ЦКП оснащен целой линейкой уникальных установок (рентгеновские
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.