Турнир в своем межрегиональном статусе проводится уже третий раз, вовлекая в соревновательный процесс все большее число участников. Финальные бои, которые традиционно проходят на химическом факультете МГУ, в этот раз предваряли 35 региональных отборочных этапов против 13 в прошлом году. В общей сложности в них сразились больше 3,2 тыс. молодых химиков из России, Белоруссии, Казахстана и Украины. На заключительный этап в Москву приехало 36 команд.
Турнир сильно прогрессирует, но начиналось все с малого. «Мы создали его на факультете новых материалов МГУ – работали в свое удовольствие, будучи никому особенно не известны. Так продолжалось до тех пор, пока проект не вырос выше некой критической планки, после которой стало трудно проводить турнир незаметно. Сейчас он является для химического факультета МГУ, пожалуй, одним из самых важных имиджевых мероприятий. Ведь он привлекает в университет новых талантливых абитуриентов», – говорит Владимир Королев, один из основателей турнира и редактор научно-популярного издания N+1.
Теперь большая часть оргкомитета конкурса состоит из бывших участников успешных команд, что способствует воспроизводству лучших его традиций. Одна из главных, что и отличает этот турнир от многих ему подобных, кроется в творческом подходе. Задачи носят открытый характер, то есть у них нет одного ответа, который точно знает организатор.
Все вариативно, даже сама тема конкурса. В прошлом году это был космос, в этот раз – время. «Это понятие абстрактное. С одной стороны, время влияет на прохождение химических реакций, с другой – его можно измерять посредством некоторых из них. Одни реакции являются необратимыми, другие позволяют пойти времени вспять. Если смотреть на выбранную тему с подобных позиций, то сразу открывается большое поле для фантазии», – прокомментировал Глеб Алешин, один из организаторов турнира, ассистент кафедры химии Специализированного учебно-научного центра МГУ.
Задачи, которые предложили школьникам, простыми не назовешь. В прошлом году ученые из Франции, США и Голландии Жан-Пьер Соваж, Бернард Феринга и Джеймс Фрейзер Стоддарт получили Нобелевскую премию по химии с формулировкой «за проектирование и синтез молекулярных машин». А сейчас похожую головоломку на турнире решали российские школьники. «Я бы назвал эту задачу самой «химической» и одной из наиболее сложных. Такая машина представляет собой миниатюрную конструкцию, состоящую всего из нескольких молекул, которые сцеплены между собой и могут определенным образом вращаться, повторяя принцип работы деталей привычных для нас агрегатов», – рассказал Владимир Королев.
Одно из возможных применений – нанороботы, которые в будущем могут использоваться в медицине. На турнире был успешно представлен проект машины, которая способна выполнять функцию часового механизма. «Нам казалось, что столь сложную задачу будет способна решить максимум команда и только одним из возможных способов. Однако результаты превзошли ожидания: мы услышали несколько вариантов, в числе которых было построение механизма на основе взаимодействия белков в живых организмах, создание молекулярного электродвигателя», – рассказал Владимир Королев.
Интересную задачу предложил также генеральный партнер конкурса – СИБУР. Участникам нужно было найти «умный пластик» – материал, который по-разному бы взаимодействовал с обыкновенной водой под влиянием света. Материалы, способные менять свои свойства в разных условиях, – одно из наиболее перспективных сегодня решений, говорят эксперты. Нужно было не только описать структуру этого полимера, но и механизм переключения его «смачиваемости». При этом объяснить, почему вода по нему растекается либо, напротив, собирается в виде шарика, как на тефлоне.
Также участники боев упражнялись в алхимии, создавая перчатку, которая (если хорошо надавить) позолачивала бы различные предметы (этим умением, по легенде, обладал греческий царь Мидас), или искали топливо для переоборудованной из паровоза машины времени из третьей части культового фильма «Назад в будущее», а еще придумывали невидимые чернила для написания на ткани послания в будущее, точно такого же, как в пьесе «Гарри Поттер и проклятое дитя». Все это благодаря химии оказалось вполне возможным. И даже созданный фантазией писательницы Джоан Роулинг волшебный мир магов и маглов на поверку оказался реален.
Победу в турнире одержала сборная команда из Москвы и Казани под провокационным названием «Бездна межрегионального угнетения». О пути к вершине химического первенства рассказал Руслан Котляров, ее капитан.
Как давно вы заинтересовались химией?
Впервые с наукой я познакомился в пять лет. Случайно нашел школьный учебник по химии, который меня увлек. Заметив это, родители купили еще несколько книг по химии – они также были внимательно прочитаны. Хотя серьезно заниматься предметом я начал позднее. Так случилось, что перешел в 131-й казанский лицей и там мне очень повезло с учителем. Его участие повлияло на окончательный выбор. Сначала я, как и многие мои друзья из лицея, участвовал в олимпиадах. А потом мы решили, что раз уж в нашем лицее много призеров, их было бы неплохо объединить в одну команду, которая сможет поучаствовать в межрегиональном турнире.
Когда это произошло?
В 2016 году. А потом уже мы захотели собрать сильный состав из разных городов, с которым и завоевали теперь победу. При этом все участники команды были достаточно хорошо знакомы друг с другом, поскольку встречались ранее на всероссийских олимпиадах.
Почему такое название – «Бездна межрегионального угнетения»?
Ну, это долгая история. (Смеется.) Есть одна группа музыкальная с похожим именем, его, наверное, будет не слишком прилично приводить в журнале. Конечно, мы назвали себя не совсем в их честь, скорее, просто хотели пошутить и немного похулиганить.
Какими качествами должен обладать капитан?
У меня какая-то особая «капитанистость» не была так уж сильно выражена. (Смеется.) Думаю, что капитан должен хорошо ориентироваться в ситуации и следить за тем, справляются ли со своими заданиями другие члены команды, мотивировать их на достижение необходимых задач. Помимо этого от меня требовалось хорошо разбираться в правилах турнира – иногда это бывает полезно, особенно если пытаешься оспорить какое-нибудь решение жюри.
Расскажите о задачах, которые вам приходилось решить на турнире.
В этом году был очень разнообразный и интересный комплект из 16 заданий, за который я хочу поблагодарить организаторов. Они очень постарались, широкий спектр вопросов позволил каждому участнику взять себе задачу по интересам. Далее команду вызывали на бои, жеребьевкой определяется та задача, решение которой в итоге нужно докладывать и защищать.
Нам досталась тема с остановкой затемнения яблочного среза и разработка двигателя для планет с другим составом атмосферы. Затем нам в финале повезло выйти на интересную задачу о молекулярном циферблате. Она требовала от команд, пожалуй, самой кропотливой работы: нужно найти необходимые для такого устройства механизмы, попутно изучая строение различных молекул, претендующих на использование в часах. В итоге именно проект молекулярных часов позволил нам набрать нужное для победы количество баллов.
Каковы перспективы вашей команды? Еще поиграете?
Два человека, которые собирали и организовывали нашу команду (я в том числе), в этом году оканчивают школу и вскоре уже не смогут выступать на турнире. Однако я уверен, что команда доберет людей на наши места и продолжит с успехом участвовать в конкурсах. Последний бой в старом составе мы, скорее всего, дадим на международном химическом турнире, который пройдет через несколько месяцев.
Как решали свои задачи победители
Химические часы
Вы оказались в закрытом вентилируемом помещении без окон, с искусственным освещением. У вас есть разумный набор реактивов и стеклянного оборудования, но нет часов. Предложите устройство, способное отмерять равные промежутки времени.
Руслан Котляров: Разработанные нами химические часы представляют собой очень миниатюрный (размером около 0,7 нанометра) электродвигатель, основные элементы которого (ротор и статор) выполнены в виде токопроводящих нанотрубок. Они состоят из свернутых листов графена и передают электричество только в одном направлении. Благодаря отклонению тока в одной из этих трубок она начинает двигаться в сторону, противоположную его направлению. Так наше устройство и приводится в механическое движение, в полном соответствии с третьим законом Ньютона. В качестве часовой стрелки механизма, соединенного с подвижной трубкой, мы предложили использовать молекулярный стержень, который будет указывать на секторы неподвижного циферблата. Кстати, наши часы в какой-то степени можно назвать золотыми, поскольку именно из этого металла должна состоять подставка, которая является несущим элементом их конструкции.
Внеземной двигатель
Многие произведения писателей-фантастов посвящены колонизации человечеством далеких планет. Один из важных аспектов жизни на них – наличие подходящих транспортных средств для передвижения по поверхности. Работа привычного двигателя внутреннего сгорания основана на реакции горения топлива в кислороде воздуха, газообразные продукты которой, расширяясь, толкают поршень. Предложите, как модифицировать устройство для планеты с атмосферой из углекислого газа.
Руслан Котляров: Эта задача была, пожалуй, одной из самых интересных. Главная ее сложность – в том, чтобы получить из веществ, представленных в чуждой для нас среде, топливо и окислитель для его сгорания. За основу проекта мы решили взять обычный четырехтактный автомобильный мотор, но работающий не на бензине, а на метаноле. Добывать его можно было из воды, которая присутствовала, согласно условиям задачи, на планете. Для этого необходимо провести ее электролиз, в результате чего получается углекислый газ и водород. Далее, уже с применением катализатора на основе рутения, можно получать из углекислого газа метанол.
Яблоки
Общеизвестно, что свежий срез яблока со временем меняет окраску. Предложите способ максимально замедлить или вовсе остановить этот процесс. Доступ воздуха к яблоку ограничивать запрещено, а сам способ должен быть основан на химических воздействиях.
Руслан Котляров: Для того чтобы предотвратить потемнение среза яблока, мы провели множество в общем-то нехитрых экспериментов, в ходе которых использовали обычный витамин С (аскорбиновую кислоту). Главное, что яблоки после этого оставались съедобными – ими мы угощали уважаемых членов жюри.
Александр Буланов
