Комната 404.
Когда Ли Дун отворил дверь общежития, внутри никого не было.
В последнее время он почти всегда оставался один.
Чэнь Нань и Лю Цян теперь неотступно следовали за профессором Чжан Чжицзяном. Один погрузился в подготовительное чтение по алгебраической геометрии, а второй штурмовал устрашающе толстый труд Рави Вакила «Основы алгебраической геометрии».
Они даже умудрялись тайком проникать на семинары, которые Чжан Чжицзян проводил для своих аспирантов.
Что же до Ван Хао...
Этот парень в последнее время буквально привязался к Гу Мине.
На носу был Национальный математический конкурс по моделированию, и они целыми днями решали задачи в небольшой переговорной на математическом факультете.
Они трудились день и ночь. Выбившись из сил, возвращались в общежитие, падали на кровати и проклинали нечеловеческие задачи научного руководителя.
Ли Дун бросил вещи на стол, выдвинул стул и опустился на сиденье.
Он вставил в ноутбук флешку, которую передала ему Чжан Янь.
Содержимое накопителя было структурировано с безупречной педантичностью.
Там хранились папки с описанием предыстории проекта, видеоуроками, обзорами литературы и прочим...
Ли Дун первым делом открыл документ с предысторией проекта.
Причина, по которой он согласился войти в исследовательскую группу У Кая, на самом деле была проста донельзя.
Он собирался доить Менделеева и мадам Кюри в общем чате.
Истинные же цели проекта профессора У Кая Ли Дун представлял смутно.
На первой странице файла излагалась суть проекта.
Ядро проекта: объединить способность синхротронного рентгеновского излучения разрешать энергетический спектр с атомным пространственным разрешением сканирующего туннельного микроскопа в единой структуре «зонд — образец».
Цель: идентификация элементов и определение химического состояния отдельного атома.
Ли Дун в упор всмотрелся в строку текста.
«Так я и думал. Этот проект словно создан специально для того, чтобы я их постриг».
«Идентификация элементов и определение химического состояния отдельного атома».
Если перевести это на простой язык, задача звучала так.
навести острие сканирующего туннельного микроскопа на одиночный атом, лежащий на золотой поверхности, посветить на него синхротронными рентгеновскими лучами и спросить этот самый атом.
«Как тебя зовут? В каком ты сейчас состоянии?»
В документе прямо говорилось, что эта проблема не давала покоя всему научному сообществу больше ста лет.
С тех пор как в 1895 году Рентген получил первый снимок в лучах своего имени, все применения рентгена — от сканирования костей до дифракции кристаллов и анализа материалов — выполнялись лишь для целой россыпи атомов.
Но допросить с пристрастием один-единственный атом?
Такого еще никому по-настоящему не удавалось.
Ли Дун медленно прокрутил страницу вниз.
Началась вторая страница.
Здесь объяснялось, «почему именно этот проект и именно сейчас».
Ли Дун ожидал увидеть пафосное вступление в духе «ради чистоты науки».
Вместо этого первое же предложение гласило...
Применение: разработка одноатомных каталитических лекарств для лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
Ли Дун на секунду замер.
Он продолжил чтение.
Документ был написан не слишком мудреным языком, и общую суть Ли Дун уловил.
Последние год или два исследователи как в Китае, так и за рубежом активно занимались неким чудом науки — «одноатомными нанозимами».
Проще говоря, берется переходный металл — железо, марганец или кобальт, — измельчается до масштабов одного атома, а затем этот атом внедряется в органический лиганд или неорганический каркас.
Полученный одиночный атом способен имитировать активность определенных природных ферментов — например, супероксиддисмутазы (СОД) или каталазы (КАТ).
И какова же роль этих двух ферментов?
По сути, они нейтрализуют активные формы кислорода и свободные радикалы.
А что делают активные формы кислорода и свободные радикалы?
Во время инфаркта миокарда самую смертельную опасность представляет вовсе не сама ишемия.
А тот миг сразу после ишемии, когда кровеносный сосуд снова открывается.
Кровоток восстанавливается, а вместе с ним возвращается и кислород.
Но к тому моменту клетки миокарда уже наполовину мертвы от недостатка крови. Когда кислород вновь задействует митохондрии, они мгновенно выбрасывают огромное количество активных форм кислорода.
Этот «окислительный взрыв» способен разорвать клетки миокарда в клочья.
Эта фаза называется «ишемически-реперфузионным повреждением».
Выживет ли пациент после инфаркта и удастся ли сохранить функцию сердца, во многом зависит именно от этого этапа.
Природные СОД и КАТ обладают большой молекулярной массой. Они не способны преодолеть гематоэнцефалический барьер, с трудом проникают сквозь стенки сосудов и не могут попасть внутрь клеток миокарда.
Однако одноатомные нанозимы, теоретически, на это способны.
Более того, на уровне отдельного атома их каталитическая эффективность оказывается даже выше, чем у традиционных ферментов.
Это было направление исследований, способное спасать человеческие жизни.
И именно этой областью занималась научная группа профессора У Кая.
Читая это, Ли Дун невольно посерьезнел.
Вещи, которые он обсуждал в групповом чате с Менделеевым и мадам Кюри, сколь бы глубокими ни казались, в конечном счете оставались лишь научными играми.
Эта же работа могла спасти вполне реальные жизни.
Он продолжил прокручивать документ.
Текущие тупики.
Этот раздел оказался самым сложным во всем, что Ли Дун прочитал за сегодня.
Документ говорил прямо.
Синтезировать этот класс одноатомных нанозимов было не так уж трудно.
По-настоящему сложным было другое...
После синтеза нужно точно узнать, куда именно внедрен тот самый атом железа (или другой атом), с какими соседними атомами он связан, каковы длины этих связей и как выглядит его электронная структура.
Без этих данных невозможно провести оптимизацию.
А без оптимизации разработка никогда не пройдет клинические испытания.
И чтобы выяснить все это...
Требуется «рот», способный спросить этот единственный атом железа, как его зовут и чем он занят.
Этим «ртом» и являлся СХ-СТМ.
В документе перечислялся целый ряд актуальных международных препятствий.
Ли Дун долго вглядывался в два самых критических пункта.
Первое: некорректно поставленная задача измерительного оператора.
Речь шла об этапе, когда разрозненный набор собранных туннельных спектров обрабатывается методом обратного преобразования для вычисления координационного тензора поля вокруг атома.
Здесь применяется методология обратных задач.
Но эта обратная задача некорректна: малейшая погрешность на входе способна чудовищно возрасти в результатах.
Принудительное применение регуляризации Тихонова неизменно размывает пики в третьей координационной сфере до полного хаоса, делая их неразличимыми.
Второе: противоречащие друг другу базисные функции.
При разложении по трём разным наборам базисных функций каждый набор выдаёт взаимоисключающие фазы, расходящиеся ровно на π.
Это означает, что так называемый «критерий Х-ЭРТ» — ev≤n — просто-напросто несостоятелен.
Вы утверждаете, что замерили атом железа?
Как доказать, что вы не отметили соседний?
Именно в эти две глухие стены весь проект упирался на протяжении нескольких лет.
Когда Ли Дун дошёл до этого раздела, он машинально потер переносицу.
Он открыл на флешке папку с записями прошлых экспериментов.
Первым файлом шла служебная записка исследовательской группы У Кая трёхлетней давности.
Поначалу они всё ещё пытались менять материал зонда: переходили с обычного вольфрама на сплав платины и иридия, покрывали его диоксидом кремния для изоляции, напыляли слой золота для заземления и в конце концов обрабатывали кончик зонда сфокусированным ионным пучком.
Всё это была тяжёлая, чисто практическая работа на стыке химии и инженерии.
Однако получаемый сигнал по-прежнему оставался сплошным размытым пятном.
Вторая записка, третья — и так вплоть до десятой и далее.
Ли Дун просматривал их одну за другой, и чем дальше он читал, тем более туманными становились результаты.
Количество ухищрений росло снежным комком: от усовершенствования предметного столика и настройки частоты прерывателя рентгеновского излучения до калибровки опорной фазы синхронного усилителя.
Каждое нововведение казалось ключом к решению хотя бы части проблемы.
Но в итоге все они неизменно разбивались о те же две преграды.
В конце концов.
в одной из записок появилась примечательная фраза.
Её написали около полугода назад.
«Поскольку мы более или менее исчерпали пути в химии и инженерии, возможно, стоит привлечь математиков и попытаться зайти с противоположного конца».
Ли Дун долго вглядывался в эту строчку.
Он прокрутил документ ниже, затем ещё ниже.
отныне в записках начали мелькать термины вроде «обратная задача», «вариационные методы», «спектральные методы» и «регуляризация».
Всё стало очевидно.
За последний год или два команда У Кая вложила огромные ресурсы в это математическое направление.
Документ завершался краткой сводкой.
Около дюжины отечественных и зарубежных научных групп, работающих в этой области, последние два года двигались ровно по тому же пути.
«Математическая инверсия» стала признанным и самым перспективным прорывом для всей сферы.
Ли Дун долго смотрел на итоговую сводку.
На душе у него скребли кошки.
Он прекрасно понимал, почему все они выбрали эту дорогу.
Исследователи испробовали все мыслимые варианты в химической и инженерной плоскостях.
Единственным нетронутым бастионом оставалась математика.
Это напоминало человека, запертого в комнате: он ощупью обследовал каждый дюйм, стучал по каждой стене, но так и не нашёл выхода.
И в отчаянии уставился на потолок.
«Может, пробить дыру прямо в перекрытии?»
Дело было вовсе не в том, математика это или нет.
Просто это оставалось последней соломинкой.

Комментарии

Загрузка...