Нарисую таблицу

В свое время основатель «Химии и жизни» академик И.В.Петрянов-Соколов строго-настрого запретил публиковать в журнале неканонические варианты таблицы Менделеева и советовал лучше ее вообще не трогать. Мы неуклонно следуем этому правилу, лишь в крайних обстоятельствах позволяя себе его нарушать, например в связи с синтезом большого числа новых элементов в ускорительных экспериментах.Однако 2019 год объявлен ООН Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Открытие Д.И. Менделеева, которому в 2019 году исполняется 150 лет, по данным опроса авторитетного «Journal of Minerals, Metals and Materials Society» (см. «Химию и жизнь», 2006, № 11), признано величайшим достижением человеческой технологической мысли за все тысячелетия существования технологий. Российское химическое общество имени Д.И.Менделеева начало подготовку заранее: при поддержке факультета наук о материалах МГУ им. М.В.Ломоносова и Фонда инфраструктурных и образовательных программ провело в рамках XII интернет-олимпиады «Нанотехнологии — прорыв в будущее!» конкурс фотографий, на которых «изображены интересные и необычные варианты Периодической таблицы элементов Д.И.Менделеева или отдельных химических элементов». Призы, в том числе 20 пополняемых архивов журнала «Химия и жизнь», были вручены 31 марта 2018 года.

Гран-при конкурса достался Наталье Архаровой, Андрею и Антону Ореховым из Института кристаллографии им. А.В.Шубникова и ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН. Они превзошли подвиги лесковского Левши — выгравировали таблицу Менделеева на углеродном волокне. Вот объяснение сути их работы.

«Заглянем внутрь сканирующего двухлучевого электронного микроскопа. Фокусированный поток ионов галлия Ga⁺ летит со скоростью 3х10⁶ м/c (всего в 100 раз меньше скорости света) и ударяется о поверхность материала. Эти ускоренные тяжелые и большие ионы выбивают материал с поверхности, образуя впадины. Величина и шероховатость таких впадин зависит от силы тока ионного пучка, а также от вида материала. Углеродные волокна состоят из легкого элемента и очень чувствительны к ионному пучку, поэтому для нанесения химических элементов потребуется самый маленький ток – в пикоамперы.

Подготавливаем таблицу Менделеева в виде изображения букв, по которым будет происходить травление. И запускаем травление… Через несколько десятков секунд на углеродном волокне видны элементы таблицы Менделеева, а также фотография самого автора. Размер полученной таблицы составляет 5х8,7мкм, а размер отдельных букв — около 100 нм. Итак, благодаря современным возможностям электронной микроскопии таблицу Менделеева удается расположить на углеродном волокне диаметром в 10 микрометров».

В лаборатории сканирующей зондовой микроскопии МБОУ «Лицей № 2» города Чебоксары Валерия Погорелова и Ксения Янаслова подготовили микровариант одной из ячеек таблицы, а именно той, что содержит главный элемент жизни — углерод, и заняли первое место. Конечно, и в их творчестве оказался представлен портрет автора таблицы, как же без него. Вот что пишут сами авторы работы: «Нам представилась возможность научиться сканировать и создавать изображения с помощью сканирующего зондового микроскопа «Nanoeducator» в школьной лаборатории. В процессе изучения принципов работы атомно-силовой динамической литографии мы провели множество экспериментов для получения качественного изображения». Валерия и Ксения подобрали наилучшие параметры для проведения литографии и нарисовали изображение ячейки углерода из Периодической таблицы химических элементов, которая заняла квадрат 4х4 мкм, а размер портрета Д.И.Менделеева — 2х2 мкм. Для справки: средняя толщина человеческого волоса — 100 мкм.

А вот Ольга Ефремова из Великобритании решила пойти другим путем и создала макроскопическую таблицу Менделеева, сшив ее в виде ковра. Играя на этом ковре, ее дочери выучили символы химических элементов, а одна из них, десятилетняя Кира, так вдохновилась, что написала короткий рассказ про то, как химические элементы из своих символов составляли человеческие имена: ClOY, KIRa, AlISTaIr, SeLiNa.

На будущий год победителей многочисленных конкурсов, входящих в состав олимпиады, ожидает огромное количество призов — в 2018 году только на их вручение организаторам пришлось затратить более двух часов. А в числе главных – возможность поступления в ведущие вузы страны без экзаменов.

Справка

Интернет-олимпиада «Нанотехнологии — прорыв в будущее!» продолжает традиции олимпиады, проводимой с 2007 года. Ежегодно в ней принимают участие около 10 000 школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей.

Олимпиада включает ряд конкурсов, которые позволят любому участнику в максимальной степени проявить свои силы, знания, опыт и творческие способности. Большинство конкурсов проводятся в два этапа: заочный (отборочный интернет-тур) и очный.

Основной, теоретический тур олимпиады для школьников, проводится по комплексу предметов — химия, физика, математика и биология. Отдельно проводится конкурс проектных работ школьников — «Гениальные мысли». Для самых маленьких школьников предусмотрен конкурс «Юный эрудит».

Для студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей организован конкурс научно-популярных статей «Просто о сложном», в котором предлагается изложить простым языком материалы своих научных статей в высокорейтинговых журналах, и конкурс тьюторов, который позволит отобрать научно-исследовательские проекты для реализации школьниками.

Дополнительно для студентов старших курсов проводится Всероссийский этап олимпиады по нанотехнологиям, победители которого смогут принять участие в международной студенческой олимпиаде по нанотехнологиям в составе команды Российской Федерации.

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 4/2018) на с. 46 — 47.