РИА Новости – о вселенной СКИФа
Материал, опубликованный сетевым изданием РИА Новости, посвящен специализированному источнику синхротронного излучения СКИФ и исследованиям, которые планируют проводить на новом ускорителе. строительство этого уникального объекта класса «мегасайенс» в наукограде Кольцово под Новосибирском идет полным ходом. Его открытие уже называют главным научным событием грядущего года в России.
К концу 2024-го специалисты ИЯФ СО РАН должны закончить производство, сборку и наладку оборудования, а строители – возвести комплекс из 34 зданий и сооружений. В самом большом, диаметром 230 метров, будет располагаться главное ускорительное кольцо общей длиной 476 метров, от которого по периметру отведут десятки каналов вывода на пользовательские станции. Линейный ускоритель, где рождается пучок электронов, и кольцевой ускоритель-бустер небольшого размера разместят в отдельном здании.
«Мы создаем синхротрон с предельно малым размером электронного пучка, – говорит директор ИЯФ СО РАН академик Павел Логачев. – Это открывает уникальные перспективы многим исследователям в биологии, химии, медицине, физике твердого тела, электронике. Есть установки, которые по параметрам приближаются к СКИФу, но аналогов нет. Создание такого оборудования стало возможным благодаря тому опыту, который имеют сотрудники нашего института. У нас самый передовой в мире уровень по разработке устройств для генерации синхротронного излучения».
Любой специализированный источник СИ – это установка коллективного пользования. И СКИФ не исключение. Вокруг ускорителя, входящего в структуру Института катализа СО РАН, формируется целый научно-производственный кластер. На ресурсы СКИФа претендуют Роскосмос и «Газпром нефть», Центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» и Институт цитологии и генетики СО РАН, Институт сильноточной электроники СО РАН и Новосибирский государственный университет, Томский политехнический университет и Уфимский университет науки и технологий, Красноярский государственный медицинский университет и другие научные, производственные и коммерческие организации.
Структурная биология. Источник поколения 4+ СКИФа идеально подходит для рентгеноструктурного анализа биополимерных соединений – белков и их комплексов. Он позволяет исследовать вещества малой молекулярной массы, а также вести работу, минуя этап кристаллизации путем заморозки.
«Существует общий принцип: минимальный размер изучаемого объекта должен быть больше, чем длина волны микроскопа, – объясняет Павел Логачев. – Здесь размер объектов может достигать одного ангстрема, это размер атома. Причем СКИФ помогает увидеть не только отдельные атомы в составе сложной органической молекулы, но и динамику – как этот атом переходит из одного места молекулы в другое, как идет реакция. Это своего рода кино, которое дает нам возможность наблюдать квантовые объекты».
Фармацевтика. Зная, как устроены и взаимодействуют между собой белки и нуклеиновые кислоты, можно создавать молекулы, которые усиливают или блокируют их активность. Это ускорит разработку противовоспалительных, противовирусных, антибактериальных препаратов.
Давно прошли времена, когда фармацевты получали лекарства смешиванием различных природных или искусственно полученных веществ. Сейчас дизайн препарата начинается с создания компьютерной модели главной действующей молекулы. Затем ее меняют таким образом, чтобы она воздействовала на конкретную мишень, не нанося вред всему организму. Но чтобы перейти от компьютерного моделирования к физическому синтезу, надо определить структуру молекулы, а здесь без рентгеноструктурного анализа не обойтись. С высокой точностью его можно сделать только на синхротроне.
Биомедицина. Государственный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор», расположенный также в наукограде Кольцово, планирует использовать СКИФ для широкого спектра биологических исследований. Прежде всего – для изучения вирусов, в том числе новых и потенциально опасных для человека и животных.
«На СКИФе мы собираемся реализовывать весь комплекс мероприятий, необходимых для разработки противовирусных препаратов, начиная от исследования структуры отдельных вирусных белков до рентгеновской микротомографии клеток, тканей и живых лабораторных животных, – рассказывает Анастасия Гладышева, старший научный сотрудник ГНЦ ВБ «Вектор». – Мы ожидаем, что это позволит сделать прорыв в прикладных исследованиях и значительно сократит сроки разработки лекарственных препаратов, вакцин и тест-систем».
Кроме того, высококонтрастная рентгенография помогает диагностировать злокачественные опухоли на ранней стадии, отслеживать приживаемость имплантатов и своевременно выявлять воспалительные процессы, возникающие при протезировании.
Нефтяная геология. На Международном форуме технологического развития «Технопром-2023», который завершился в Новосибирске, восемь организаций подписали соглашение о создании консорциума по внедрению синхротронного излучения в нефтедобыче. В него, помимо ЦКП «СКИФ», вошли Новосибирский государственный университет, НТЦ «Газпром нефти», Томский политех, Казанский федеральный университет, Институт катализа СО РАН, Институт гидродинамики СО РАН и Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН.
Задача проекта – изучить в динамике на микро- и наноуровне процессы, происходящие в горных породах, насыщенных нефтью и газом. Это поможет создать технологии максимального извлечения углеводородов.
Новые материалы. Но больше всего в синхротронных исследованиях заинтересованы разработчики и производители высокотехнологичных материалов. Без рентгеноструктурных исследований сегодня невозможно создание новых металлических покрытий, полимеров и композитов с заранее заданными свойствами, в том числе для работы в экстремальных условиях: в Арктике, космосе, внутри ядерных реакторов и так далее. И здесь уже на первом месте не просто научный интерес, а вопрос технологической безопасности страны.
Подробнее – в материале РИА новости