Открытия и инновации молдавских учёных

В связи с 70-й годовщиной создания первых научно-исследовательских институтов и 55-й годовщиной инаугурации и основания Академии наук Молдовы, запускаем серию материалов, направленных на достижения и инновации молдавских ученых и их резонанс. Первая презентация в этой серии, рассказанная академиком Георге Дука, это открытие академика Исаак Берсукер нового типа движения атомов и молекул.

Новый вид движения атомов и молекул – открытие академика Исаака Берсукера

Акад., проф. Исаак Берсукер из Института химии Академии наук Молдовы, изучая проблемы влияния электронной структуры молекул и кристаллов на конфигурацию и динамику движения ядер, обнаружил эффект туннельного расщепления энергетических уровней многоатомных систем в состоянии электронного вырождения. Открытие было рассмотрено и одобрено в десяти наиболее передовых научно-исследовательских институтах, а также в Отделениях и Президиуме Академии наук бывшего СССР и зарегистрировано в 1978 году в Государственном регистре CCCP под номером 202.

Открытие носит фундаментальный характер – обнаружен новый вид движения в молекулах и кристаллах – так называемые «пульсирующие движения» – когда в некоторых специфических условиях молекулы или атомные центры в кристаллах подвергаются спонтанным деформациям в разных направлениях, со сравнительно большой частотой. В результате некоторые вещества приобретают новые особые свойства, которые идентифицируются достаточно сильно под внешним воздействием. Эти специфические движения атомов влияют на все физические и химические свойства веществ. Благодаря своей фундаментальной природе, открытие акад. И.Б. Берсукера открывает новые направления научных исследований и поиска новых материалов и новых свойств веществ.

Открытие И. Б. Берсукера лежит в основе понимания происхождения специфических свойств вещества и механизмов физических, химических и биологических процессов. В литературе исследования в этой области объединяются под более общим названием эффекта Яна-Теллера, в котором открытие составляет важную часть. В отношении таких фундаментальных открытий нет особого смысла говорить об их «практическом применении» – все научные инновации, поиск новых материалов и новых применений основаны на таких открытиях.

Примеры создания новых материалов на основе открытия:

1. Показано, что в молекулах и кристаллах в присутствии «пульсирующих движений», предсказанных открытием, некоторые свойства усиливаются в гигантских размерах. Например, в кристалле титаната бария BaTiO3 диэлектрическая постоянная возрастает в тысячи раз. Аналогичный рост предсказан для флексоэлектричества (появление зарядов и электрического тока под влиянием деформаций) и для электрострикции. Все эти новые, неизвестные ранее свойства вещества, обнаруженные на основании открытия, подтверждаются экспериментальными данными, создавая важную основу для поиска новых материалов.

2. Выявлены молекулы и кристаллы с бистабильными магнитно-диэлектрическими свойствами, например, CuF3, LiCuO2. Такие системы могут изменять свойства от диэлектрических до магнитных под внешним воздействием, что является важным для элементов памяти.

3. Сформулированы условия, когда в кристаллах типа АВО3 (например, BiFeO3) со структурой перовскита могут сосуществовать сегнетоэлектрические и магнитные свойства, важные для применений в электронике. Такие вещества получили название «мультиферроики».

Пример из области биологии:

Понимание микромеханизмов молекулярных движений с учётом открытия позволяет раскрыть механизмы биологических процессов. Например, показано, как смещения атома железа из плоскости порфиринового кольца в гемоглобине в отсутствии кислорода и его возвращение в плоскость при оксигенации (аналогичные «пульсирующим движениям») иницируют конформационные переходы, которые обясняют его функционирование.

Открытие И.Б. Берсукера включено в десятки монографий в составе разделов по эффекту Яна-Теллера и изучается во всех университетах высокого уровня в мире. Им опубликовано более 400 оригинальных исследований, которые процитированы в литературе около 10000 раз.

Академик Георге Дука,
Президент Академии Наук Молдовы