Сумма технологии

Нобелевская премия по химии 2007 года, в первую очередь, напоминает о том, чем эта награда не является. Нобелевская премия – не приз за наивысшее научное достижение, а премия за "открытие или изобретение", "принесшее наибольшую пользу человечеству".

Герой

Лауреатом этого года стал уроженец Штутгарта Герхард Эртль (Gerhard Ertl) – немецкий химик, список наград которого производит впечатление даже на видавшего виды научного обозревателя. Фактически, начиная со второй половины семидесятых, этот человек получает всевозможные научные премии в ежегодном режиме.

Сам химик, которому в среду исполнился 71 год, назвал известие о вручении ему премии "лучшим подарком, который можно получить на день рожденья". По словам Эртля, когда он во вторник узнал о присуждении Нобелевской премии по физике немцу, то был уверен, что немецкий ученый премию по химии точно уже не получит.

Традиционный образ химика – человек с пробиркой в руках – плохо приложим к Эртлю. Дело в том, что он всю свою жизнь занимался изучением химических реакций, происходящих на границе раздела двух сред, а конкретно – на поверхности твердых тел.

Катализатор

В реальной жизни крайне редко реакция – это взаимодействие двух веществ, которые так и ждут, чтобы слиться друг с другом в химическом браке, потому что крайне редка такая ситуация, когда что-то разделяет столь активные ингредиенты. Как правило, реакцию должно что-то запустить, спровоцировать. Самый очевидный пример – всем известное горение, которое не начинает происходить, покуда топливо что-то не зажжет.

Большинство химических реакций нуждается в катализаторе – посреднике, вступающем с веществами в многочисленные и сложные химические взаимодействия, но в результате остающемся в неизменном состоянии.

Речь идет, например, о процессах, которые происходят в каталитических нейтрализаторах в выхлопной системе автомобилей (где на тонком слое платины "дожигается" угарный газ и другие вредные вещества).

Другой образец катализа на поверхности твердого тела – титанические реакционные колонны заводов по производству азотных удобрений. Там идет изучаемый на уроках химии в девятом классе общеобразовательной школы так называемый габеровский процесс, открытие которого уже было отмечено Нобелевской премией в 1918 году: атмосферный азот смешивается с водородом и, при контакте с железом, эти два газа превращаются в аммиак. Восемьдесят девять лет, разделяющих две премии, – за открытие реакции и за ее исследование, более чем красноречиво говорят, сколь сложным предметом является поверхностная химия.

Эртль добился своих выдающихся успехов, изучая именно вышеописанные процессы. Кроме этого, на его счету разработки, позволившие создать современную индустрию производства полупроводников, а значит – чипов. Стремительное развитие производства полупроводников в начале шестидесятых и дало мощный толчок развитию поверхностной химии: так как все эти реакции не идут в пробирках, для исследований Эртля были необходимы невиданные прежде установки, обеспечивающий глубокий вакуум и сверхвысокую чистоту изучаемых поверхностей – то, что было необходимо для производства микропроцессоров.

Получается, что уже вторая подряд на этой неделе Нобелевская премия лежит в основе технологий, используемых в ЭВМ, благодаря которым и существует Lenta.Ru: премия по физике во вторник была присуждена за технологию считывания информации с запоминающих устройств, сегодняшняя же – потребна для изготовления компьютерных "мозгов".

Разрушение

Этими примерами не исчерпывается перечень поверхностных химических процессов, ход которых стал ясен благодаря работам Эртля. Животрепещущая проблема последнего десятилетия – глобальное потепление, оказывается, тоже завязана на surface chemistry.

Фреоны – "убийцы озонового слоя" – занимаются своим черным делом именно на поверхностях твердых тел. Твердыми телами в данном случае являются микроскопические кристаллики льда, на которых, высоко, в стратосфере, и идут реакции, которые могут привести к изменению климата, которое может сделать невыносимым жизнь миллионов, если не миллиардов людей на нашей планете.

На поверхности лежит и более очевидный процесс, где реакция на стыке твердого тела и газа вредит человечеству каждый день. Это коррозия. Ржавчина, источившая очередную железную балку, в наш железный век, возможно, не меньший убийца, чем глобальное потепление. А уж об экономическом ущербе нечего и говорить. Благодаря тому, что теперь мы понимаем во всех деталях, как, когда и почему возникает ржавчина, возможно разработать адекватное конкретным условиям антикоррозийное покрытие и решить эту проблему.

Благо человечества

Возможно, определенную "ролевую модель" для образа лауреата Нобелевской премии задал Вильгельм Конрад Рентген, лауреат первой Нобелевской премии и первый немец, получивший эту награду. Его открытие – таинственные, но хорошо понятные лучи, проникающие сквозь живую ткань – пример достижения, мгновенно получающего признание в самых широких кругах. Работы Эртля не таковы, но их значение, поверим Нобелевскому комитету, следует считать эпохальным.

Возможно, в самое ближайшее время у нас появится еще больше поводов славить Эртля. На его исследованиях основываются разработки водородных топливных элементов, которые должны снять автомобильную промышленность, а значит, в значительной степени, и все человечество, с углеводородной иглы. Тогда, благодаря глубоким исследованиям этого специалиста по поверхностной химии, на Земле станет просто-напросто легче дышать.