2. 26 44
kinopoisk.ru
6 34
6
В ГОСТИ К УЧЕНЫМ
Оказывается, вопрос о том, как из отдельных 18
САМ СЕБЕ ЛАБОРАНТ
Если ты готов пожертвовать ради науки частью 30
ШКОЛА
Если бы школой руководили не директора, а сами
ИСТОРИЯ УСПЕХА
43
История о том, как четверо скромных израильских пар-
21 34 44
атомов образуется вещество, мучает не только своего завтрака (например, бананом), то с лег- ученики, то в ней раздавали бы бесплатно пиццу, ней-программистов решили сделать собственную жизнь
тебя, но и некоторых ученых. К ним мы и от- костью проделаешь эксперимент по выделению играли хард-рок на переменах, да и вообще учи- чуточку комфортнее – и внезапно стали миллионерами.
10
правились в гости. ДНК. И даже увидишь ее собственными глазами! лись бы только по субботам. Эх, мечты!
МИРОВАЯ НАУКА ПОГРУЖЕНИЕ НА ЧИСТУЮ ВОДУ ПРАВДА ИЛИ ВЫМЫСЕЛ
26
Если ты думал, что лазеры нужны только для Школьники из десятков разных городов России на После того, как наш редактор безуспешно целый ме- Могут ли роботы ходить вместо нас на работу
46
того, чтобы мешать учителю вести урок, ты оши- протяжении нескольких месяцев увлеченно фотогра- сяц пытался вызвать дух Пушкина, чтобы тот помог и в школу не только в кино (как, например, в фильме
14 38
бался: еще с их помощью можно манипулировать фировали кровь, плесень и первичнополостных червей. с подготовкой номера, мы написали разоблачитель- «Суррогаты» с Брюсом Уиллисом в главной роли),
отдельными молекулами. Читай материал, чтобы узнать, зачем. ный материал про спиритуализм. но и в реальной жизни? Оказывается, что вполне.
МОЛОДАЯ НАУКА HOMO UNIVERSALIS НЕСКУЧНЫЙ МУЗЕЙ ЧЕМ БЫ ЗАНЯТЬСЯ
Два чебоксарских школьника специально приехали в Почему для успешной карьеры полезно быть В музее «Умникум» так много интересных экспонатов! Узнать, как выглядит Земля изнутри, выучить
Петербург, чтобы принять участие в Балтийском на- разносторонним, в перерыве между занятиями Мы даже и не знаем, про какие из них рассказать в этих английский язык и увидеть танцующего медведя –
учно-инженерном конкурсе. Ответив на все вопро- танцами и игрой в Го нам рассказал директор по нескольких строчках. Так что читай статью. Тем более, наша рубрика поможет тебе с пользой провести
сы строгого жюри, они выдохнули с облегчением, развитию интерактивного агентства место тут все равно закончилось. свободное время.
но тут появились мы... Алексей Ежиков.
2 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 3
3. Письмо редактора
Журнал «Я Леонардо» журнал увлеченных школьников
Не верь слепо!
№1 (3), апрель 2012
Номер подписан в печать
20 марта 2012
Свидетельство о регистрации
средства массовой информации
ПИ № ФС77-46357 от 26.08.2011
Друзья!
С удовольствием представляем вам
третий номер журнала «Я Леонар-
до».
C нетерпением ждем встречи
поддерживать именно инициа-
тивных людей, которым не чуждо
желание исследовать и улучшать
окружающий мир.
Кроме того, журнал «Я Лео-
М ы живем в неидеальном
мире, где каждый день
подвергаемся риску быть
обманутыми – иногда со злым
умыслом, иногда без. В этом мире
рии про подобный обряд. Оказы-
вается, что научное объяснение
этому «чуду» физик Фарадей дал
еще полтора века назад! Однако
люди и сегодня почему-то продол-
Учредитель и издатель с нашими старыми читателями – нардо» выходит при поддержке Википедия содержит ошибки; врач жают верить в подобную чепуху.
АНО «Образовательный центр теми, кто уже знаком с предыдущи- проекта «Школьная Лига может поставить больному невер- В журнале мы много пишем про
«Участие» ми двумя выпусками. РОСНАНО», в задачи которого ный диагноз, а учитель – неправиль- науку. В том числе про то, как ей ув-
Адрес редакции и издателя С неменьшим волнением ожи- входит, в частности, содействие но решить уравнение на доске; нам лечены школьники (стр. 14). В этом
195196, Санкт-Петербург, даем момента знакомства с жур- воспитанию поколения инноваци- лгут в теленовостях; и даже школь- номере мы предлагаем каждому
ул. Стахановцев, 13 а налом и новых коллег и надеемся, онно мыслящих и технологически ный учебник, порой, таит в себе почувствовать себя эксперимента-
Тел: (812) 640-21-31 что они станут его постоянными грамотных людей. Редакторской неточности. тором и провести интересный опыт
e-mail: mail@ileonardo.ru читателями, а, может быть, и его группе журнала «Я Леонардо» Ежедневно ты сталкиваешься по выделению ДНК прямо у себя на
авторами. это направление деятельности с десятками источников инфор- кухне (стр. 18). Зачем? Вовсе не для
Типография Особенность нашего журнала представляется чрезвычайно мации – и далеко не всем из них того, чтобы ты обязательно загорелся
ООО «ПРОФПРИНТ» в том, что он делается не только важным. можешь доверять. Как же отли- мечтой стать ученым. В конце кон-
Адрес типографии взрослыми для школьников, но Мы намеренно связали название чить истину от лжи? «Учись быть цов, профессия ученого специфична.
Санкт-Петербург, пос. Парголово, и самими ребятами. Ведь научная журнала с именем великого Леонар- критичным к информации», – И помимо наличия способностей
ул. Ломоносова, 113 журналистика – одно из возможных до. Леонардо да Винчи был челове- дает тебе совет герой рубрики требует еще и определенного склада
увлечений, в которых мы хотим вас ком чрезвычайно разносторонним Homo Universalis (стр. 26). характера, которым каждый обладать
Тираж поддержать. и очень увлекающимся – и научны- В этом номере мы публикуем не может. Однако мы будем рады
3000 экз. Увлекающиеся люди – это как ми исследованиями, и искусством, материал о спиритуализме – ре- помочь тебе развить критическое
Цена cвободная раз те, кому предназначен наш и инженерными разработками. лигиозно-философском течении, мышление. И постараемся доказать,
журнал и о ком большинство его Мы убеждены – каждый со- в основе которого лежит возмож- что думать собственной головой
Главный редактор Тимофей Федотов материалов. Неважно, взрослые это временный школьник может пойти ность общения с душами умерших гораздо интереснее и выгоднее, чем
Редактор Мария Рзаева люди или школьники – главное, путем Леонардо и, увлекшись чем-то, (стр. 34). У меня есть знакомые, слепо верить кому-то или чему-то.
Дизайнер Александр Черноскулов что они к своему делу относятся со достигнуть в своем деле определен- которые уверены, что им на самом В том числе и нашему журналу.
Художник Таисия Питько страстью, с интересом посвящают ных успехов. И в таком случае он, мо- деле удалось установить контакт
Корректор Любовь Пичурина ему большую часть жизни. жет быть, захочет рассказать о своем с духом с помощью блюдца и Главный редактор
Мы рады рассказывать об очень увлечении сверстникам. А кто-то из нарисованного алфавита. Вполне Тимофей Федотов
Над номером работали: разных увлечениях. Но особое ребят, наверняка, читая журнал, тоже возможно, ты и сам слышал исто- glavred@ileonardo.ru
Елизавета Аникина, Юлия Ереми- внимание уделяем людям, с азартом загорится этим делом.
на, Александр Киракозов, Антон первооткрывателей занимающихся
Сабанцев, Мария Слепкова, Ната- наукой, современными техноло- Руководитель проекта
лья Федотова, школьники – участ- гиями, предпринимательством. «Школьная Лига РОСНАНО»
ники деловой игры «Журналист». Мы убеждены, что сегодня важно Михаил Эпштейн
Журнал издается при поддержке проекта «Школьная лига
РОСНАНО», который объединил школы из различных
регионов страны, стремящиеся к обновлению педагогических
подходов в области естественнонаучного образования.
4 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 5
4. В гости к ученым
Текст: Тимофей Федотов
Фото: Мария Слепкова
ОТ АТОМА
ДО ТВЕРДОГО ТЕЛА
Узнав, что в одной из лабораторий физфака СПбГУ стоит установка для исследо-
вания взаимодействия лазерного излучения со сверхзвуковыми струями и поверх-
ностями, мы крепко задумались. Нас мучал вопрос: зачем же она нужна? Так и не За работу Александр Пастор
всегда принимается Увы, но установка ценой 10
найдя ответа на этот вопрос в своей голове, мы отправились в гости в эту самую с хорошим настроением. миллионов долларов оказалась
лабораторию. Иначе ничего не получится! непригодной для полетов на Луну.
У входа в здание физфака
нас встречает Александр
Пастор – доцент кафедры
оптики физического факультета
и лаборатории спектроскопии
становятся хуже. Интерес к науке
у них остался – это главное. Другое
дело, что уровень подготовки ребят,
пришедших из школы, иногда
оставляет желать лучшего. Конечно,
создана, как минимум, для телепор-
тации человека на Луну! Но нет,
на деле все несколько прозаичнее:
– Установка предназначена для ис-
следования структуры вещества, –
происходит переход
от спектра уровней
энергии электрона
в отдельном атоме,
через молекулы,
Это то, что сейчас называют
нанотехнологиями: создание
вещества с новыми свойствами
плазмы. Александр Александро- конкурс низковат. А это связано немного остужает наши фантазии к зонной структуре
вич только что прочитал лекцию. с общим престижем профессии. Александр Александрович. – Нас твердого тела. Это переход
А уже через 40 минут его ждет интересует одна частная пробле- еще не изучен. вать, исследовал атомное ядро, его инертных газов. Прежде всего,
следующая группа студентов. Вре- – Как вы считаете, современной ма, которая имеет и важное при- спросили: «Зачем вы это дела- ксенона. С ним легче работать.
мени нельзя терять ни минуты, молодежи имеет смысл идти кладное значение – как из отдель- – Если понять, как вещество ете, какой в этом практический Вот тут у нас формируется сверх-
так что начинаем бомбардировать в науку? ных атомов образуется жидкость, образуется, то можно научиться смысл?» Он ответил: «А какой звуковая струя, – физик показы-
ученого вопросами еще по дороге – Тут все зависит от конкретного а потом и твердое тело. Возьмем, конструировать новые материа- практический результат вы можете вает на одну из частей установки.
в лабораторию. человека. Скажу честно, что в на- для примера, один атом железа. Он лы, верно? получить от годовалого ребенка? – При истекании в вакуум струя
шем деле сейчас нелегко и нужно имеет характерный линейчатый – Конечно. Цель практическая. Но когда он подрастет, это будет набирает скорость, примерно
– Какие курсы читаете? иметь много терпения. спектр, который хорошо известен. Это то, что сейчас называют что-то!» Через несколько десят- равную скорости звука. Возни-
– «Элементарные процессы Если добавим еще один атом, нанотехнологиями: создание ков лет его исследования привели кает сверхзвукой пучок, и в этом
столкновения в ионизованных КАКОЙ СМЫСЛ получится молекула. Со своим вещества с новыми свойствами. к созданию ядерной энергетики, пучке за счет вандервальсовых
газах и плазме» для бакалавров, В ГОДОВАЛОМ РЕБЕНКЕ? колебательным, вращательным, Я бы определил это нашей сверх- которая изменила мир. взаимодействий отдельные
и «Нелинейную оптику» для И вот мы на месте – в научной ла- электронным спектром, который задачей. Впрочем, так далеко атомы ксенона слипаются в двух-
магистрантов. боратории. Сомнение «а нужно ли тоже хорошо изучен. Если до- я предпочитаю не заглядывать. УСТАНОВКА ЗА атомные, трехатомные моле-
было ехать в Петергоф – пригород бавим третий атом – получится Перед нами стоит цель – понять, 10 МИЛЛИОНОВ ДОЛЛАРОВ кулы, вплоть до кластеров из
– И как вам студенты? Неко- Санкт-Петербурга, чтобы увидеть тример. Четвертый, пятый… В кон- что происходит. А как эти знания – Я правильно понял, что 70-100 атомов. Далее мы вводим
торые преподаватели любят какую-то установку» развеивается це концов, продолжая этот путь, будут применены на практике, в установке у вас летают атомы лазерное излучение и исследу-
говорить, что год от года они при одном взгляде на нее. Массив- мы придем к твердому телу – куску пока невозможно сказать. железа? ем спектры поглощения этих
становятся хуже. ная блестящая конструкция с мно- железа. Его зонная структура тоже Когда Резерфорд, с которым – Нет. Мы используем модель- частиц. Это если не вдаваться
– Я не считаю, что студенты жеством труб и проводов, кажется, хорошо известна. Вопрос в том, как я, безусловно, не могу себя сравни- ный объект – атомы и кластеры в подробности.
6 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 7
5. В гости к ученым
– Наверное, лазеры для таких В перерывах между
экспериментами Александр Пастор
исследований нужны какие-то успевает читать лекции.
особенные?
– Действительно, мы использу-
ем очень интересные машины!
Длительность импульса вот этого
лазера, например, составляет
всего 25 фемтосекунд! Мощность
лазера – 10 тераватт!
– Давно у вас появилась возмож- Юля Панина (на фото – слева)
ность работать на таком обору- и Настя Левашова, студентки четвертого
довании? курса физфака, не прогуляли лекцию
– В 2007 году. Тогда университету и попали в наш журнал. Бери пример!
дали грант по программе «Инно-
вационная среда в классическом
университете». И мы приобрели
эту установку. Ее общая стоимость –
около 10 миллионов долларов.
Вообще, работа с ней – достаточно
хлопотное дело. Ее амортизация
составляет как минимум 1% от ее
стоимости в год – а это 100 тысяч
долларов. Это та сумма, которая нам
нужна ежегодно, чтобы покупать
разные детальки для насоса, кри-
сталлы для лазеров, диоды накачки,
расходные материалы и так далее.
– Где берете эти деньги?
– Из грантов. Это трудно, но пока
хватает.
ОПЫТ НОБЕЛЕВСКОГО
Сотрудник лаборатории за работой.
ЛАУРЕАТА Научное открытие не за горами.
– В России есть подобные уста-
новки?
– Именно такой нет. Однако подоб- – Много специалистов трудятся щаться с Дашей – одной из студен- ставляли, как что- Любимое развлечение:
ного класса существуют. Но каждая на установке? ток, работающих в лаборатории: то будет постоянно
из них имеет свою индивидуаль- – Четыре сотрудника лабора- – На младших курсах у нас были взрываться, сме- пока не видит лаборант,
ность. С подобной установкой мы
уже работали в Швеции в лабора-
тории. Плюс привлекаем моло-
дежь. У нас одна аспирантка, две
лабораторные работы, – вспо-
минает студентка пятого курса
шиваться. Я тоже
думала, что будут
засунуть ручку в жидкий
тории Нобелевского лауреата по студентки. физфака. – Там постоянно что-то какие-то безумные уста- азот и разбить
физике Кая Зигбана. Он получил происходило! Резисторы пере- новки, на которых что-
Нобелевскую премию по электрон- – Не страшно в руки студентов горали. А любимым развлечением нибудь двигается, и ты
ной спектроскопии. Но уже на отдавать такое дорогое оборудо- было, пока не видит лаборант, видишь, что происходит. А на В перерыве подходим к двум – Звучит интригующе. Что тебя
склоне лет решил заняться лазерной вание? засунуть ручку в жидкий азот деле, чтобы получить резуль- четверокурсницам Юли Пани- привлекает в физике?
спектроскопией. И совместить эти – Страшно не страшно, а выхода и разбить. А с лазером баловаться тат, ты постоянно используешь ной и Насте Левашовой. Выясня- – Есть одно место, в котором
два вида. Он был спецом в электрон- нет – это первое. Во-вторых, мы уже страшновато. Фемтосекунд- компьютерные данные. Глазами ется, что Настя пока не уверена, я мечтаю поработать. Под моим
ной спектроскопии, а мы в лазер- их не сразу бросаем в бой. Учим ник – дорогая штука. практически ничего не видишь. пойдет ли после окончания родным городом Саровом
ной. Поэтому мы перенимали опыт по-тихонечку. Даем какие-то Но мне нравится заниматься бакалавриата в магистратуру. в технопарке строится самый
у него, а он у нас. Работа в Швеции рефераты, курсовые работы. По- – Чем ты занимаешься здесь? наукой. Думаю, что после 6 курса А вот у ее подруги Юли планы мощный лазер в стране. Я хочу
шла с 2001 по 2006 год. Можно том предлагаем что-то поделать – Изучаю, как фемтоимпульсное пойду в аспирантуру. серьезные. вернуться домой и поработать на
сказать, что часть этой установки руками. Смотрим, как у них это лазерное излучение влияет на – Работать собираюсь по этой установке, тем более что моя
генетически происходит оттуда. получается. Ну и, в-третьих, эту процессы в веществе. ЗАВИСИТ ЛИ КОСИНУС профессии, – говорит студентка. специализация как раз связана
установку не так просто сло- ОТ ПОГОДЫ? – После четвертого курса буду с лазерами.
– Какие результаты вы получили, мать, если специально этого не – Наверняка, когда ты только по- Александр Александрович поступать в магистратуру, а еще Александр Александрович
начиная с 2007? хотеть. ступала на физфак, представляла, отправляется к студентам, мы через два – в аспирантуру. Сей- зовет студентов на вторую по-
– Мы подготовили целый цикл как работают настоящие физики. следуем за ним. На лекции идет час работаю над дипломом. Тема ловину лекции, а мы, пожелав
публикаций по двухатомным моле- БАЛОВАТЬСЯ С ЛАЗЕРОМ Реальность похожа на твои ожи- речь об упругих столкновениях. – падение сферической дельта- девушкам удачи и терпения,
кулам, в которых мы практически СТРАШНОВАТО дания пятилетней давности? Помимо прочего, мы узнаем, что волны на сферический экран и отправляемся гулять – когда
разобрались. Сейчас готовим Пока Александр Александрович – Конечно, нет! Думаю, так «косинус ни в какую погоду не просчет интенсивности вблизи в следующий раз приедем в Пе-
статью по кластерам ксенона. позирует фотографу, успеваю пооб- у всех. Химики, наверняка, пред- бывает больше единицы». центра сферы. тергоф?
8 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 9
6. Мировая наука
КАК «ПОЩУПАТЬ»
МОЛЕКУЛУ
Текст: Антон Сабанцев
Иллюстрации: Наталья Федотова
В современной науке и шага не
сделаешь без сложнейшего экс-
периментального оборудования.
Впрочем, понять принцип работы
многих даже самых новейших
установок можно, обладая лишь
базовыми школьными знаниями.
В этом материале мы расскажем
об оптической ловушке – удиви-
тельном приборе, который по-
зволяет буквально «пощупать»
gdefon.ru
молекулу!
МАКРОМОЛЕКУЛЫ статью в «Википедии» про Правда, речь идет, разумеет- ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ ра импульса) меняется. Согласно
При слове «молекула» все мы
обычно представляем нечто
очень маленькое. Кажется, что
дифракционный предел).
Не все молекулы, однако, так
малы. Существует отдельный
ся, о так называемой контурной
длине. На самом деле молекула
ДНК представляет собой очень
Итак, оказывается, увидеть неко-
торые молекулы (хотя бы и в ми-
кроскоп) мы все-таки можем.
закону сохранения импульса, тело,
от которого отражается фотон,
испытывает такое же по величине,
ЛИКБЕЗ
ее невозможно увидеть. И уж класс «больших» молекул – это длинную нить, которая, одна- Причем не простые молекулы, но обратное по знаку изменение Приставки к единицам СИ:
тем более «пощупать»! И дей- макромолекулы (или полимеры). ко, не выпрямлена, а сложным а те, что составляют основу всего импульса. Другими словами,
ствительно, многие молекулы Они представляют собой цепоч- образом свернута и скручена. живого – ДНК и белки. А можно на тело при отражении и пре- Кило 10 3 Милли 10 -3
имеют размер менее 1 нано- ки из большого (иногда до сотен В ядре каждой клетки человека ли их «пощупать»? Оказывается, ломлении на нем света действует
метра. А это в 200 раз меньше миллионов!) числа повторяю- (а размер ядра обычно около 10 современные физические методы сила. Впервые она была измерена Мега 10 6 Микро 10 -6
длины волны видимого света. щихся кусочков – мономеров. микрометров) содержится ДНК позволяют сделать и это. в 1910 году российским физиком
Это означает, что увидеть, Полимерные молекулы, в первую общей длиной более 1 метра! Как многим, наверное, извест- Петром Лебедевым. Об этом зна- Гига 10 9 Нано 10 -9
какую форму имеет такая мо- очередь ДНК и белки, составляют Можешь себе представить, как но, свет, согласно современным менитом опыте с системой легких
лекула, мы не можем не только основу живых организмов. Самый плотно она скручена, чтобы физическим представлениям, и тонких дисков на закручива- Тера 10 12 Пико 10 -12
невооруженным глазом, но длинный белок – титин – дости- поместиться в таком маленьком состоит из частиц – фотонов, ющемся подвесе тебе наверняка
и даже в световой микроскоп. гает в длину более 1 микрометра. пространстве! Такие молекулы обладающих импульсом. При от- рассказывали в школе. Пета 10 15 Фемто 10 -15
Так как видимый свет просто Самые же длинные молекулы уже можно увидеть в оптический ражении или преломлении света Уже в 1970 году ученый-изо-
«не заметит» ее формы (хо- ДНК и вовсе могут быть более 10 микроскоп, если их предвари- импульс фотонов (если быть со- бретатель Артур Ашкин обна- Экса 10 18 Атто 10 -18
чешь узнать подробнее – читай сантиметров! тельно покрасить. всем точным, направление векто- ружил, что за счет этих сил при
10 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 11
7. Мировая наука
Оптическая ловушка действует на шарик подобно пружине – сила притяжения
к центру ловушки пропорциональна смещению, как в законе Гука.
Схема типичного эксперимента:
на смещению шарика из центра реакции ДНК на наши манипуля- растягивание молекулы ДНК при
ловушки. ции. Для этого можно закрепить помощи оптической ловушки.
Теперь давай подумаем, что оба конца молекулы за разные ша- По смещению шарика можно
будет, если к шарику прикреплена рики или один конец закрепить за определить силу натяжения
натянутая нить или он, допустим, шарик, а второй – за покровное молекулы.
находится в потоке жидкости. стекло, которое ограничивает наш
Другими словами, если на шарик образец сверху и через которое
действует внешняя сила. Понят- мы ведем наблюдение. Таким об-
но, что если сила слишком велика, разом, мы используем шарики как
шарик просто выскочит из ло- ручки для того, чтобы потянуть
вушки и потянется вслед за нитью молекулу за концы и посмотреть,
или унесется прочь потоком. Но как она будет на это реагировать.
если внешняя сила недостаточна Когда ученые поставили такой
для того, чтобы вырвать шарик эксперимент, результат оказал-
из ловушки, ее наличие приведет ся достаточно неожиданным.
к тому, что шарик будет находится Оказалось, что если тянуть ДНК
не в центре, а на определенном с силой менее 70 пиконьютонов,
расстоянии от ловушки. Дей- она ведет себя вполне сообразно
ствительно, по первому закону ожиданиям: как упругая нитка
Ньютона, шарик займет такое по- определенной длины (ДНК,
ложение, в котором внешняя сила как вы все, наверное, помните,
будет скомпенсирована силой, представляет собой две антипа-
действующей на него со стороны раллельные нити, состоящие из
ловушки. нуклеотидов, прочно связанные
Получается, что в виде оптиче- друг с другом и завитые в двой-
ской ловушки мы получаем при- ную спираль). Чтобы выпрямить
бор для очень точного измерения ДНК требуется совсем неболь-
сил. Иначе говоря, микроскопиче- шая сила, а дальше она начинает
ский динамометр, точность изме- упорно сопротивляться
рения которого может составлять растяжению.
сотые доли пиконьютона! Такая Однако, при достиже- Область применения
точность позволяет измерить нии силы в 70 пН с двой-
силы, развиваемые одиночными ной спиралью проис- лазерного пинцета далеко
молекулами моторных белков! То
есть оптический пинцет позволя-
ходит что-то неладное,
и ДНК растягивется
не ограничевается ДНК
ет нам «пощупать» одиночные в полтора раза, после и ее взаимодействиями
молекулы и измерить силы, с ко-
торыми они реагируют на наши
чего снова ведет себя как
упругая нить. Растяже-
с белками
попытки, например, вытянуть их. ние ДНК в полтора раза
Технология такова: шарики, связано с нарушением структуры ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ное разрешение, которого позволяет
о которых мы говорили выше, двойной спирали, однако долгое Как видишь, возможность «по- добиться оптическая ловушка!
покрываюстя микроскопически- время было не ясно, что же проис- щупать» ДНК позволяет получить Ведь шаг такого белка – всего лишь
ми «липучками» – молекулами ходит в этот момент. поразительные результаты и лучше 0.37 нанометра! Именно таково
помощи хорошо сфокусирован- десятков нанометров до десятков (обычно белками – авидином или У ученых существовали два понять свойства главной молекулы расстояние между соседними парами
ного пучка света можно удержи- микрон. антителами), которые способны основных предположения на жизни. Однако сама по себе ДНК – оснований в ДНК. Кроме того, в
вать микроскопические объекты Шарики (ученые любят на- очень специфически (проще этот счет: либо двойная спираль мертва, она ничто без тех белков, таком эксперименте можно увидеть,
и даже манипулировать ими. Его зывать их «микросферами») хо- говоря, избирательно) связывать- раскручивается, но нити ДНК которые обслуживают ее. Поэтому как белок иногда надолго застывает
открытие дало толчок для раз- роши тем, что их можно не только ся с небольшими химическими остаются соединены, либо нити все становится намного интереснее, на месте или делает несколько шагов
вития одного из удивительных удерживать, но также и опреде- группами. После этого на концы ДНК расходятся, и часть ДНК когда к молекуле ДНК, вытянутой в назад – то есть исследовать его работу
физических методов – метода лять их положение в ловушке молекулы, которую мы хотим переходит в однонитевую фор- оптической ловушке, мы добавляем в мельчайших деталях!
оптической ловушки, нашедшего с очень высокой точностью (до исследовать, крепятся эти самые му. И вот совсем недавно при различные белки! Некоторые из Область применения лазерного
широкое применение для иссле- 0.1 нанометра!). Если на шарик химические группы (чаще всего помощи флуоресцентных кра- них облепляют ДНК и формируют пинцета далеко не ограничевается
дования биологических объектов. не действует внешних сил, он на- используется биотин, он же вита- сителей, специфичных к одно- прочный ДНК-белковый комплекс, ДНК и ее взаимодействиями с бел-
ходится в центре ловушки. Если мин B7). нитевой и двунитевой ДНК длина которого в разы меньше дли- ками. Помимо этого, оптические
ТЕХНОЛОГИЯ же он по какой-либо причине ученым удалось пролить свет ны ДНК. Некоторые белки, такие ловушки позволяют исследовать
Оптическая ловушка, или, как ее смещается из ее центра, на него ПРИМЕР ЭКСПЕРИМЕНТА на эту загадку: по всей видимо- как РНК-полимераза (этот белок механические свойства клеток, их
также часто называют, лазерный действует сила, которая стремит- Рассмотрим этот процесс на при- сти, нити ДНК действительно считывает с ДНК информацию, мембран, внутриклеточную среду и
пинцет, позволяет манипулиро- ся его вернуть на прежнее место. мере молекулы ДНК. Для того расплетаются и образуются необходимую для синтеза других бел- многое другое.
вать живыми клетками и органел- При этом на не слишком большом чтобы исследовать ее механиче- однонитевые фрагменты, при- ков), в ходе своей работы перемеща- Таким образом, современные
лами. Но особенно эффективно расстоянии от центра ловушки ские свойства, нам надо закрепить чем процесс этот начинается от ются по ДНК. И это перемещение физические методы позволяют «по-
этот метод работает при исполь- эта сила подчиняется закону Гука оба ее конца так, чтобы мы могли точек закрепления (на шариках) также можно зарегистрировать при щупать» и даже «поймать за хвост»
зовании пластиковых или сте- (ловушка ведет себя как пружи- перемещать их друг относительно и постепенно распространяется помощи лазерного пинцета. И здесь отдельные молекулы! Захватывает
клянных шариков, размером от на!). То есть она пропорциональ- друга и при этом измерять силу к центру ДНК. ключевую роль играет беспрецедент- дух, не правда ли?
12 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 13
8. Молодая наука
Ваня Никифоров
УЧАСТИЕ
В КОНКУРСЕ –
ЭТО ВАУ!
Дима Купчиков
Фотографии предоставлены организаторами Балтийского научно-инженерного конкурса
Текст: Мария Рзаева
В Петербурге прошел восьмой Балтийский научно-инженерный конкурс. Свои научные
проекты презентовали школьники из более чем 30 регионов страны. Среди них были
и два ученика чебоксарского «Лицея №2», входящего в «Школьную Лигу РОСНАНО»:
walland.ru
Дмитрий Купчиков и Иван Никифоров. Ребята поделились с «Я Леонардо» своими впечат-
лениями от конкурса.
Д
има учится в 10 классе, КАВЕРЗНЫЕ ВОПРОСЫ Дима: и ведет его кандидат физико- получалось ответить, на что-то – познакомился с большим количе-
а Ваня – в 11. Оба увлечены – С чем вы приехали в Петер- – Я приехал с тремя работами. математических наук Анатолий нет. Вопросы были совершенно ством людей и проектов.
математикой и естествен- бург? Одна по технике, другая по Николаевич Носов. «Мелодии разные, кто-то спрашивал об
ными науками, поэтому при Иван: химии, а третья по истории. По прямого цифрового синтеза» – энтропии, кто-то спросил, что – Члены жюри были строгими?
поступлении в школу из несколь- – К нам из Чебоксарского Го- технике – «Мелодии прямого для меня приоритетный проект. такое наноматериалы. Другие Иван:
ких направлений (медицина, сударственного Университета цифрового синтеза частоты». По Просто потому, что меня больше спрашивали конкретно о мето- – Очень! Сначала, вроде, кажется,
педагогика, экономика) выбрали (ЧГУ) пришли преподаватели химии – «Коллоидные квантовые к технике тянет. дах, благодаря которым я смог что тебя слушают, все хорошо.
инженерный класс. с проблемой: они выпускают точки». По истории – «История вычислить процентное содержа- Думаешь, что все уже позади.
Мы встретились с ребятами материал, в котором содер- открытия комплексных чисел». – Как прошла защита проектов? ние примесей. А под конец раздается каверзный
в Петербурге сразу после защиты жатся примеси, ухудшающие «Мелодии прямого цифрового Иван: Дима: вопрос: «А это что? А тут как?».
проектов, за день до оглашения физические свойства данного синтеза» я делал с моим одно- – Нормально. Если сказать од- – Мне пришлось бегать из одного Дима:
имен победителей, и узнали, что материала. Я смог вычислить классником в группе кружка ним коротким словом – вау! Мне здания в другое. В целом впечат- – Настрой был серьезный, вопросы
значат подобные большие кон- массовую долю этих примесей. наноэлектронных устройств понравилось. На защите ко мне ления хорошие. Хорошо, что у задавались по существу, такие, чтобы
курсы для учеников школ и зачем Все оформил и отправил рабо- и систем, куда я хожу уже год. подходили члены жюри, зада- меня было целых три работы – понять проект. К моим работам с ин-
вообще на них ездить. ту на конкурс. Этот кружок открыт при ЧГУ, вали вопросы. На что-то у меня так интереснее. Я больше узнал, тересом отнеслись. Это приятно.
14 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 15
9. Молодая наука
«СДЕЛАЛ ВСЕ Дима:
ВОЗМОЖНОЕ» – На городском уровне именно эти
– Как оцениваете свои шансы на проекты не участвовали, потому что
победу? они относительно молодые. А дру-
Иван: гих было очень много. Я дважды
– Если отбросить скромность, то победил в конкурсах «Школьной
первым, конечно, хочу быть, но лиги РОСНАНО», поэтому смог
этому не суждено случиться. Там поехать летом в Пензу, в лагерь –
первые места присваивают только Наноград. Мне очень понравилось,
тем, у кого заумные темы, связан- хотел бы побывать там еще. С «Ме-
ные с органикой. Органическая лодиями цифрового синтеза» я ез-
химия – очень обширная область, дил в ноябре на конкурс компании
там одно название темы выучить – Intel в Нижнем Новгороде. Тогда
уже непростая задача! А у меня работа по-другому называлась, про-
тема несколько «детская». сто «DDS-генератор». Я ничего не Строгое жюри – так и норовит задать
Дима: выиграл, правда. Но сейчас работа Дима «делает все возможное». каверзный вопрос!
– Выступил достойно, я считаю, стала гораздо сильнее.
по максимуму сделал
все возможное. Будем
надеяться, что займу до- Самое обидное, наверное, то,
стойное место. Я ехал за
победой.
что... я так и не понял, как
пользоваться лифтами
– Был ли проект на кон-
курсе, который особен-
в гостинице
но впечатлил?
Иван: – Успели погулять по Питеру? Османов с проектом «Back in time
– Рядом со мной был стенд, даже Иван: tool for Android OS, 347CS». Все
не помню, как назывался. Де- – Да, я в Питере уже третий четверо поедут на конкурс Intel
вушка рассказывала про то, как раз, я этот город знаю и очень ISEF в США.
она получала вещество, которое люблю. Последний раз тут был Кстати, Гаджи Османову, учени-
меняло свой окрас в различных три года назад. И многое с тех ку Лаборатории непрерывного мате-
растворителях. пор изменилось. Еще я тогда не матического образования, выступать
Дима: попал в Греческий зал Эрмитажа, перед американским жюри уже не
– Да, были впечатляющие. а теперь сходил. Побывал на при- в новинку. В прошлом году, одер-
Например, трансформатор стани со сфинксами, давно хотел. жав победу на российском этапе,
Тесла. Это электроника. Я сам Не знаю, почему, но меня всегда Гаджи ездил в Лос-Анджелес на Intel
собирался его строить, но как-то туда тянуло. ISEF-2011. И там петербургский
руки пока не дошли. Это очень Дима: школьник завоевал вторую премию На приз Intel – сотни претендентов.
перспективное направление – Успел, сходил в Эрмитаж. научного жюри по секции систем-
сейчас. Суть в том, что мы подаем Я прошел залы, посвященные ного программирования. Теперь
электрический сигнал малой культуре других стран: Египта, в честь Гаджи названа малая планета
О КОНКУРСЕ
мощности, а на выходе получа- Индии, Китая, Японии, Греции. солнечной системы! Будем надеять-
ем – большой. Трансформатор Казанский собор – очень кра- ся, что и в этот раз юный програм-
Тесла можно распознать, поднеся сивый, я не заходил, смотрел мист Османов покажет класс.
к нему лампочку – она загорится. снаружи, мне очень понравилось. Ну, и для Вани с Димой
Еще был интересный проект по И метро, безусловно, впечатлило. конкурс не прошел просто так. Балтийский научно-инженерный конкурс проходит в Пе- исследование содержит элемент научного открытия,
робототехнике: робот, который Ваня увез из Петербурга тонну тербурге уже в восьмой раз. В 2012 году школьники со в нем разработаны новые методы решения задачи и оно
красил шарики. Его сделал маль- «КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ хороших впечатлений от люби-
всей России сразились в 7 секциях: математики и при- имеет практическую значимость, но также он учится
чик маленький, восьмой класс, ЛИФТАМИ?» мого города, а Дима – премию
кажется. На следующий день в Большом ак- членов жюри в секции «Химия» кладной математики, программирования и компьютер- строить научную и бизнес-карьеру.
товом зале СПбГУ огласили имена и сертификаты за остальные два ных технологий, теоретической и экспериментальной Победители Балтийского научно-инженерного конкурса
«ВПЕЧАТЛИЛО МЕТРО» победителей. Члены жюри вру- проекта. физики, биологии и наук об окружающей среде, химии, включаются в команду для участия во Всемирном смо-
– Ваши работы оценили на го- чили 3 диплома первой степени. Иван: техники и истории. тре научных и инженерных достижений Intel ISEF, самом
родском уровне в Чебоксарах? Лауреатами стали Сергей Усольцев – Как ни странно, я не расстро-
Иван: из Иваново с проектом «Новые ился вообще. Наверное, сумас- В составе жюри – представители бизнеса и более 80 престижном научном конкурсе для школьников в мире,
– В городе я занял второе место. биоцидные материалы на основе шедшая энергетика Питера этому ученых, преподавателей вузов Петербурга и других городов проходящем в США.
Первое место взяли ребята из диоксидных матриц с включен- способствовала. Как я всегда России, а также выдающиеся студенты и аспиранты. Награды Intel ISEF иногда называют «малыми нобелев-
моей же школы, они потом по- ным наноразмерным серебром», говорю: «Не повезло в этом, по- Как говорят сами организаторы, защищая выставленную скими», так как среди членов жюри – ученые с миро-
давали работу на московский петербуржцы Безгузиков Артемий везет в другом». Самое обидное,
конкурс. Был еще республикан- и Зайковский Анатолий с совмест- наверное, то, что ... я так и не на демонстрационном стенде работу, участник в от- выми именами, и более 20 участников этого конкурса
ский конкурс, все получилось так ной работой «Колчаны самоинъ- понял, как пользоваться лифтами крытом диалоге с жюри не только доказывает, что его в разные годы становились нобелевскими лауреатами.
же: я второй, те ребята – первые. ективных алгебр», а также Гаджи в гостинице!
16 Я ЛЕОНАРДО №1 апрель 2012 №1 апрель 2012 Я ЛЕОНАРДО 17
