Шкoльники из Мoсквы, Кaзaни и
Нижнeкaмскa рaзрaбoтaли дизaйн мoлeкулярнoй мaшины, спoсoбнoй, пoдoбнo
цифeрблaту, пeрeключaться мeжду 12 рaзличными сoстoяниями. Нeoбычнoe рeшeниe
позволило участникам победить в Межрегиональном химическом турнире — крупнейшем командном соревновании по химии в России. Результаты опубликованы в группе турнира.
Молекулярные
машины — сложные конструкции, состоящие из нескольких молекул, способные управляемо
выполнять простейшие механические операции. Например, вращаться или
перемещаться вдоль длинной цепочки атомов под действием внешних стимулов —
химических реагентов, света или электричества. За их проектирование и синтез в 2016 году была вручена Нобелевская премия по химии. Одно из заданий прошедшего турнира состояло в
разработке молекулярной машины, обладающей строго заданной функциональностью: она
должна была циклически переключаться между 12 состояниями.
Роль
стрелки играла линейная молекула, прикрепленная к ротору мотора — она жестко
направлена в сторону от оси мотора. На ее конце располагается пиридиновый
фрагмент, способный своим атомом азота «приклеиваться» к металлам. В качестве
циферблата участники предложили олигомерное кольцо из 12 соединенных
порфириновых циклов. В центре каждого порфиринового ядра школьники предложили
поместить атом цинка — к нему и «приклеивалась» стрелка по ходу своего
вращения. Хотя решение и не описывает метод
сборки структуры, многие члены жюри согласились с его работоспособностью.
Межрегиональный химический турнир
сочетает в себе черты конференции и
олимпиады. За несколько месяцев до турнира участникам выдается пакет задач,
каждая из которых требует небольшого исследования. Команды готовят решения и
затем очно защищают — при этом выступая как в роли докладчиков, так и оппонируя
и рецензируя выступления других команд.
В 2017 году задания турнира были
объединены тематикой «Химия и время». Помимо разработки дизайна молекулярной
машины, участникам предлагалось запустить смену окраски в листьях путем химических
воздействий, придумать двигатели внутреннего сгорания для планет с иным
составом атмосферы, определить характеристики древнейших батареек и построить
прибор, ускоряющий реакции с помощью электростатического поля.
В заключительном этапе турнира
приняло участие 36 команд (более 200 человек) из 25 регионов России. Всего же
на места в финале претендовало более 3200 школьников из России, Казахстана и
Беларуси. Второе абсолютное место заняла команда из Кирова, третье — команда из
московской школы №192. В число призеров вошли участники из Новосибирска, Москвы,
Екатеринбурга, Тулы, Казани, Иркутска и Воронежа.
N+1
