# Джесс Уэйд: «Хиральные молекулы изменят будущее технологий»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=iUjVnV5FsYo
Канал: The Royal Institution
Опубликовано: 29.07.2025

---

## Материаловедение будущего: как хиральность совершит технологический прорыв
[[JUMP:00:08]]

Технологии стремительно развиваются, однако фундаментальные материалы остаются «бутылочным горлышком» для инноваций. Физик Джесс Уэйд (Jess Wade) из Имперского колледжа Лондона в рамках лекции в The Royal Institution объясняет, как манипуляции на молекулярном уровне — в частности, использование принципа хиральности — могут изменить будущее электроники, квантовых вычислений и экологичных технологий.

### 🛠 От громоздких компьютеров к «умным» материалам
[[JUMP:00:20]]

За последние 50 лет технологии проделали путь от комнат, заполненных вычислительными машинами, до смартфонов, умещающихся в кармане. Однако, по мнению Джесс Уэйд, развитие аппаратного обеспечения сталкивается с рядом ограничений:

*   **Стагнация технологий:** Солнечные панели по своей структуре мало изменились с момента их разработки в Bell Labs в 1950-х годах.
*   **Дефицит ресурсов:** Критически важные для полупроводников элементы редки, а их добыча зачастую сопряжена с экологическими и геополитическими рисками.
*   **Энергопотребление:** Бум больших языковых моделей и AI привел к появлению дата-центров с колоссальными затратами энергии — ожидается, что их потребление вырастет на 50% в ближайшие 10 лет.
*   **Сложности квантовых вычислений:** Необходимость охлаждения сверхпроводниковых кубитов до температур, близких к абсолютному нулю, требует огромных энергетических затрат.

Джесс Уэйд утверждает, что решение кроется в химии: проектируя молекулы с заданными свойствами, ученые могут создавать материалы для оптоэлектроники, спинтроники и квантовых технологий, которые будут эффективнее и экологичнее.

### 🧪 Удивительный мир углерода и молекулярный дизайн
[[JUMP:09:58]]

Особое место в работе материаловедов занимает углерод — элемент с четырьмя электронами во внешней оболочке, способный образовывать множество стабильных аллотропов с разными свойствами: от алмаза и графита до фуллеренов и графена.

Джесс Уэйд подчеркивает вклад Милли Дресселхаус (Millie Dresselhaus), которую называют «королевой углерода». Будучи первой женщиной-профессором в MIT, она предсказала свойства многих углеродных наноматериалов, заложив основы современного молекулярного инжиниринга.

Ключевым прорывом в этой области стало изучение бензола, структуру которого помогла расшифровать Кэтлин Лонсдейл (Kathleen Lonsdale) с помощью рентгеновской дифракции. Этот метод позволил ученым точно определять расположение атомов внутри кристаллов. Позже эти работы вдохновили Дороти Ходжкин (Dorothy Hodgkin), ставшую первой британской женщиной — лауреатом Нобелевской премии по науке за расшифровку структур пенициллина и инсулина.

Конъюгированные полимеры на основе бензольных колец обладают уникальными свойствами:

*   **Полупроводниковая проводимость:** За счет делокализованных электронов эти «пластиковые» материалы способны проводить электричество.
*   **Люминесценция:** На основе таких полимеров создаются OLED-дисплеи, которые легче, гибче и энергоэффективнее неорганических аналогов.

### 🧬 Хиральность: геометрия жизни и технологий
[[JUMP:23:18]]

Джесс Уэйд специализируется на явлении хиральности. Хиральные объекты представляют собой пару зеркальных отображений, которые невозможно совместить, подобно левой и правой руке.

Природа активно использует этот принцип:

*   **Биология:** ДНК и белки имеют хиральную структуру. Рецепторы в носу человека также хиральны, поэтому разные изомеры одной молекулы (например, карвона) могут пахнуть как мята или как тмин.
*   **Оптика:** Некоторые жуки имеют хиральную структуру панциря, отражающую циркулярно поляризованный свет, что создает эффект иризации.

В технологиях хиральность позволяет контролировать спин электронов и фотонов. Группа Уэйд использует молекулы-гелицены, чтобы создавать «скрученный» свет.

Применение в современных гаджетах:

1.  **Повышение яркости дисплеев:** Антибликовые фильтры в смартфонах часто блокируют до половины света, так как обычные пиксели излучают свет, не имеющий хиральности. Создание пикселей, излучающих «скрученный» свет, позволит радикально повысить эффективность OLED-панелей.
2.  **Передача данных:** Использование хиральных каналов позволяет мультиплексировать информацию и повышать скорость передачи данных по оптоволокну.
3.  **Магнитометрия:** Использование эффекта Фарадея позволяет с помощью света обнаруживать дефекты в конструкциях (например, в крыльях самолетов) или фиксировать слабые магнитные поля, связанные с активностью мозга.

### 🎨 Искусство, наука и просвещение
[[JUMP:47:18]]

Джесс Уэйд убеждена, что для развития инноваций необходимо стирать границы между «гуманитарным» и «техническим» образованием. Она подчеркивает, что такие великие инженеры прошлого, как Филиппо Брунеллески (создатель купола собора во Флоренции), или художница Артемизия Джентилески, тесно сотрудничавшая с Галилеем, обладали синтетическим мышлением.

Своей миссией Уэйд считает популяризацию науки через:

*   **Wikipedia:** Активное редактирование и создание статей для обеспечения доступности знаний.
*   **Детские книги:** Написание произведений (например, *Nano* и *Light*), рассказывающих о материаловедении доступным языком.
*   **Работа с правительством:** Обучение государственных служащих основам квантовых технологий для принятия более эффективных стратегических решений.