Наука и техника

Хотя открытие новой молекулы произошло по воле случая, теперь имя юной американки стоит в перечне авторов научной работы, опубликованной в серьёзном журнале.

Когда Кеннет Беер (Kenneth Boehr), учитель в одной из школ в Канзас-Сити, давал подопечным задание «придумать новые молекулы», экспериментируя с деревянным конструктором, он не предполагал, что урок приведёт к научной находке.

Ясно, что далеко не все комбинации цветных шариков, которые можно собрать руками, в реальности окажутся устойчивыми веществами. Да и вообще не факт, что данные атомы просто способны соединяться в такой комбинации. Но структура, придуманная ученицей пятого класса Кларой Лейзен (Clara L. Lazen), заинтересовала Беера. Да и сама Клара хотела знать, реальна ли эта молекула.

Потому Кеннет отправил снимок макета своему другу — Роберту Золлнеру (Robert Zoellner), профессору химии из университета Гумбольдта.

Роберт не смог сходу определить, существует ли такое соединение, и ему пришлось использовать компьютерную базу данных для поиска соответствия. Среди мириад известных науке веществ нашлось только одно с аналогичной химической формулой, но с полностью иным взаимным расположением атомов в пространстве.


Роберт Золлнер демонстрирует модель молекулы, которая, судя по безрезультатному поиску в базах, никогда не упоминалась в научной литературе. В природе такой тоже пока не существует. На врезке – структурная схема соединения (фото Humboldt State University).

Тогда учёный решил при помощи ряда программ выяснить, насколько новая молекула устойчива, каковы в ней энергии связей и вообще – каких свойств следует от неё ждать. Тут неожиданно выяснилось, что новое вещество – очень и очень интересное.

«Эта молекула обладает потенциалом для хранения энергии. Она содержит те же комбинации атомов, что и нитроглицерин, мощное взрывчатое вещество, — говорит Золлнер. — Если химики смогут синтезировать эту молекулу, она будет накапливать энергию, высвобождая её контролируемым образом, или сможет произвести большой взрыв, или что-то между ними. Кто знает?»

В соответствии со своей структурой соединение, открытое Лейзен, получило название тетракис(нитратоксикарбон)метан (tetrakis(nitratoxycarbon)methane) или коротко – третранитратоксикарбон (tetranitratoxycarbon). Его формула — C1(CO3N)4.

При помощи компьютерной модели Золлнер исследовал свойства целого ряда соединений, родственных тому, что придумала Клара. Их общая формула выглядит как Cn(CO3N)2n+2 (где n = 0, 1, 2). Результаты вылились в большую работу, опубликованную в Computational and Theoretical Chemistry. В качестве соавторов Золлнер указал Лейзен и Беера.

Интересно, как Клара пришла к полученной форме. Это был далеко не хаотичный перебор. Хотя девочка, только начиная знакомство с химией и таблицей Менделеева, едва ли могла знать о тонкостях в распределении межатомных связей, она руководствовалась соображением красоты.

«Я только посмотрела, как эти атомы встанут вместе, — говорит школьница. — Как они подходят друг к другу, как они выглядят лучше. И при этом все отверстия должны были быть заполнены для того, чтобы конструкция была устойчивее».

Простой опыт и последовавшие минуты славы укрепили интерес девочки к науке. Кеннет как преподаватель рад такому результату, замечая, что, к сожалению, в науке преобладают мужчины, а многие женщины, проявляя интерес и способности в юном возрасте, когда становятся старше, всё же избирают иную стезю.

Золлнер тоже получил новый импульс от всей этой истории. «Такого никогда не было. Я никогда не работал вместе с учащимися средней школы. Клара оказалась самым молодым соратником, с кем я сталкивался», — утверждает профессор. Теперь он намерен попытаться создать третранитратоксикарбон в реальности и провести с ним разные опыты. Клара же и её учитель шутят, что если из открытой ими на уроке молекулы выйдет что-то стоящее, они могли бы продать её военным.

«Вау, я могла поместить молекулу в бомбу и что-нибудь взорвать», — пошутила ученица.