Нобелевская неделя

​Фестиваль науки в Москве был тесно связан с неделей, когда мир узнавал имена нобелевских лауреатов 2014 года.

Нобелевскую премию в области физиологии и медицины получили профессор Джон О’Киф из Университетского колледжа, а также  профессора Мэй-Брит Мозер и Эдвард Мозер из Норвежского университета естественных и технических наук. Все  они успешно исследовали систему позиционирования головного мозга. Благодаря ей мы знаем, где находимся,  как найти дорогу до какого-то необходимого нам места. Память, которую мы наращиваем по мере взросления, позволяет нам, не задумываясь, и порой даже в полной темноте пройти из одной комнаты в нашем доме в другую. В  1971 году профессор О’Киф со своей командой исследователей обнаружил, что в мозгу крысы одни определенные нейроны гиппокампа активируются, когда животное находится в одной определенной части комнаты, а другие – когда грызун перемещается в другое место. Ученый предположил, что эти «клетки места» формируют своего рода карту комнаты, так как работа нервных клеток, «запомнивших» определенное место, со временем не менялась.Лауреатами Нобелевской премии по физике за 2014 год стали Исаму Акасака, Хироси Амано и Сюдзи Накамура за создание синих светодиодов, без которых невозможно белое свечение светодиодов, которые сейчас можно встретить в самых разных отраслях экономики и жизнедеятельности, и за открытие способов их массового производства.История этого научного открытия – еще один пример того, как за рубежом используют достижения российской науки. Дело в том, что полсотни лет назад советские ученые создали светодиоды красного свечения на основе гетероструктур из полупроводниковых соединений типа AIIIBV, всем известно, что именно за эти работы   академик Жорес Алферов получил впоследствии Нобелевскую премию 2000 года. Жорес Иванович  со своими сотрудниками  создал первый в мире полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Открытие идеальных гетеропереходов и новых физических явлений – «суперинжекции», электронного и оптического ограничения в гетероструктурах – позволило кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике.  С использованием разработанной Алферовым в 70-х годах технологии высокоэффективных, радиационно стойких солнечных элементов на основе AIGaAs/GaAs гетероструктур в России (впервые в мире) было налажено крупномасштабное производство гетероструктурных солнечных элементов для космических батарей. Одна из них, установленная в 1986 году на космической станции «Мир», проработала на орбите весь срок эксплуатации без существенного снижения мощности.  Позже были созданы полупроводниковые лазеры, работающие в существенно более широкой спектральной области,  широко применяемые  как источники излучения в волоконно-оптических линиях связи повышенной дальности. В 1995 году Алферов  впервые  показал инжекционный гетеролазер на квантовых точках, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре, принципиально важным стало расширение спектрального диапазона лазеров с использованием квантовых точек на подложках GaAs. Таким образом, исследования Жореса Алферова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, известной сегодня как «зонная инженерия». Но тогда создать эффективные синие светодиоды в СССР не удалось, это сделали нынешние нобелевские лауреаты, использовав идеи полупроводниковых гетероструктур, разработанные группой Алферова. Исаму Акасака и  Хироси Амано работали над созданием  эффективных электронно-дырочных переходов в нитриде галлия в университете Нагоя. Накамура, работая в фирме «Ничиа Кемикал», сделал первый промышленный синий светодиод, а за ним и первый яркий белый. Лауреатами Нобелевской премии по химии за 2014 год  стали  профессор Медицинского института Говарда Хьюза Эрик Бетсиг,  профессор Стэндфорского универстита Уильям Мёрнер и профессор Института Макса Планка в Германии  Стефан Хелл. Ученые удостоены этой высокой награды за «развитие флуоресцентной микроскопии со сверхразрешением». По мнению жюри Нобелевской комиссии, исследования этих ученых помогут «сделать видимой внутреннюю стенку молекулы в живых клетках». Долгое время ученые не имели возможности исследовать живые клетки до мельчайших деталей, но лауреаты Нобелевской премии этого года изменили ситуацию. Хелл разработал микроскоп STED (Stimulated Emission Depletion), а Бэтциг и Мёрнер – мономолекулярную микроскопию, им удалось обойти дифракционный предел – ограничения на размер объекта, изображение которого можно получить с помощью традиционной оптической системы. Когда объект или его изображение сопоставимы с длиной волны света, законы классической оптики перестают действовать. Такого размера препятствия свет «огибает», а сфокусировать свет в пятно меньше 200-250 нм не удается (это усредненная величина, на самом деле она зависит от длины волны). Нобелевские лауреаты предложили усовершенствования в давно существующий метод флуоресцентной микроскопии. Он отличается от классической микроскопии тем, что изображение формируется не отраженным светом, а излученным (флуоресцирующими молекулами). Метод уже давно нашел признание для исследования строения клеток, а нобелевские лауреаты смогли «опустить» размер видимых объектов до 100 и даже 30 нм. Открытие, сделанное нобелевскими лауреатами,  в будущем может помочь в борьбе с болезнями Паркинсона и Альцгеймера.