Суператомы - имитаторы элементов

С трудом можно поверить, что в 21 столетии наука снова занялась алхимией. Трое ученых из Государственного Университета Пеньсильвании недавно показали, что электронный почерк выбранных комбинаций из атомов повторяют почерк определенных элементов.

«Эти открытия могут привести к развитию дешевых материалов многофункционального применения, например, для  источников энергии, методов переработки мусора и изготовления дешевых в производстве ускорителей реакции для химической промышленности, от которой особенно зависят промышленно развитые государства», - говорят ведущие исследователи А. Велфорд Кастлемен Юниор, почетный председатель Eberly College и Ивэн Паг, профессор факультета химии и физики в пресс-релизе.

Диаграмма пика энергии молекулы моноксида титана, которая похожа на энергию атома никеля. Фото с сайта epochtimes. ru

Ученые продемонстрировали, что идентифицированные на сегодняшний день атомы, которые поддались имитации, можно предсказать с помощью периодической системы элементов. Группа исследователей использовала передовую экспериментальную технику и теории, чтобы выяснить механизм действия этого неожиданного открытия.

«Мы получили совершенно новые перспективы периодической системы элементов», - говорит Кастлемен.

Результаты исследований опубликованы в Интернете Академией Наук 29 декабря.

Кастлемен и его группа использовали технику, известную как фотоэлектронная спектроскопия, для изучения сходства между моноксидом титана и никеля, моноксида циркония и палладия и карбида фольфрама и платины.

«Фотоэлектронная спектроскопия замеряет энергию, необходимую для отделения электронов от атомов и молекул, находящихся в разных состояния, и одновременно делает дигитальный снимок отделения электрона». - говорит Кастлеман.

«Этот метод позволяет нам определить энергию связи и одновременно наблюдать орбиту - местонахождение электронов, где они с определенной вероятностью находятся до момента отделения».

Они обнаружили, что количество энергии, необходимое для отделения электрона молекулы моноксида титана абсолютно равно отделению электрона атома никеля. То же самое происходит и с моноксидом циркония и палладием, и карбидом вольфрама и платиной. Точное количество этой энергии - это существенный фактор для химического и физического состояния вещества.

Поэтому кластеры суператомов  молекул моноксида титана, моноксида циркония и карбида вольфрама демонстрируют некоторые свойства атомов элементов - никеля, палладия и платины соответственно.

Кастлемен говорит, что такое подобие между атомами и суператомами может сэкономить большое количество денег.

«Например, платина используется почти во всех катализаторах, встроенных в автомобили, но она очень дорогая», - говорит Кастлеман.

«Карбид вольфрама, имитирующий платину - дешевый. Можно сэкономить много денег, если производители катализаторов будут в состоянии использовать карбид вольфрама. Также и палладий используется в процессах сжигания, но может имитироваться моноксидом циркония, который дешевле в 500 раз. Наши новые открытия захватывающи как с научной точки зрения, так и с позиции практического применения».

Кастлемен говорит, что не знает, действует ли этот принцип во всей периодической системе элементов.

В будущем планируется следующий шаг, - исследовать химическое поведение веществ, состоящих из суператомов, не отличается ли оно от их партнеров, состоящих из чистых элементов.

Мы все немного синестеты

«Я сказала моему отцу: я поняла, что для того, чтобы написать букву «R» все, что я должна сделать, это сначала написать «P» и затем провести линию вниз от её петли.  И я была так удивлена, что могу превратить желтую букву в оранжевую букву, только добавив линию», -  пишет  Патриция Лин Даффи в своей книге «Голубые коты и бледно-зеленые котята.  Как синестеты раскрашивают свои миры».

Подавляющее большинство из нас никогда не смогут полностью  понять испытанные автором  Лин Даффи ощущения. Однако, согласно недавним исследованиям доктора Джейми Ворда из университетского колледжа Лондона  все мы в небольшой степени обладаем этой редкой способностью смешивать образы, звуки и другие ощущения, которая называется  «синестезия».

В прошлом синестезия (означавшая «совместное чувство») часто считалась результатом расстройства психики, действия наркотиков или чрезмерного воображения. Сегодня это изучается в области неврологии как специфическая особенность некоторых людей обладать способностью к объединению двух различных чувств. Они воспринимают эти, на первый взгляд, несвязанные ощущения как тесно связанные.

Таким образом,  синестеты могут слышать определенный звук, когда рассматривают произведения искусства, ощущать определенный вкус, когда касаются поверхности чего-либо или чувствовать характерный запах, когда слушают мелодию. Странно? Возможно. Но без сомнения  реально.

Люди,  которые обладают этими совместными чувствами, не выдумали это явление. Они действительно испытывают это, что было подтверждено бесчисленными исследованиями несколько лет назад.

Хотя в прошлом это классифицировалось как болезнь, синестезию  правильнее  называть особой способностью или повышенным восприятием, так как почти все синестеты  сообщают, что они наслаждаются этой способностью. Эти люди говорят о том, что ярче воспринимают  мир по сравнению с теми людьми, которые способны лишь к разъединенному чувственному восприятию.

Вкусовые формы

Невропатолог Ричард Китвик описал это явление в своей книге «Человек, который попробовал на вкус форму», будучи вдохновленный событиями вечера, когда его друг Майкл пригласил его на обед. «На цыпленке не хватает точек», -  воскликнул Майкл после того, как попробовал соус и смутился то того, что он высказал такое абсурдное утверждение. Когда доктор Китвик попросил своего друга объяснить свои необычные ощущения, Мишель неохотно рассказал о своей  способности ощущать вкус формы.

«Подобно тому, как между комнатами его дома не было стен, у Майкла отсутствовали границы между его чувствами. Как его комнаты переходили одна в другую, точно так же вкус, осязание, движение и цвет  легко объединялись  воедино в его мозгу. Для Майкла ощущения были одновременны, словно однородная смесь вместо отдельных точных фрагментов. Моя гордость, возникшая от открытия одного из самых редких медицинских феноменов должна быть совершенно очевидной», -  пишет Китвик.

Это опыт побудил доктора Китвика более подробно изучить  синестезию. После десятков экспериментов он установил, что все мы испытывали состояние синестезии, но обычно эта способность скрыта от нашего осознанного мышления.

Даже те среди нас, кто не в состоянии сознательно почувствовать вкус шумящего водопада, увидеть цвет пения тенора или услышать сладкую мелодию живописи, большинство из нас может соединить чувства в неуловимой манере.

Например, изучите иллюстрацию к этой статье. Эти две фигуры, известные как «Кики и Буба», представлены исследователем Вольфгангом Келлером как часть его теста на синестезию. А вопрос, какое название соответствует каждой фигуре, от 95 до 98 процентов людей ответили правильно.

В другом исследовании, разработанном для доказательства легкого пересечения чувств, которым мы все обладаем, доктор Джейми Ворд попросил, чтобы полдюжины синестетов визуально изобразили свои  ощущения во время прослушивания музыки Нового Лондонского оркестра. Контрольная группа для проведения тех же действий была набрана из обычных людей, не обладающих синестезией. 

Образы обоих групп были позже записаны на видео, наложены на музыку, которая вдохновила потенциальных художников. Видео было показано в музее 200 отобранным  наугад посетителям, чтобы они высказали свое мнение, с какими образами, по их мнению,  лучше всего соотносится музыка. 

Исследование показало, что  не только синестеты могут выразить мелодию,  как это ожидалось, но и что большинство людей также могут синестетически воспринимать  мир, хотя и  менее сознательно. В то время как некоторые невропатологи считают, что у 10% населения  в некоторой степени имеется синестезия, другие, как доктор Ворд, полагают, что, вероятно, каждому знакомы, по крайней мере, шесть или семь человек, которые смешивают свое восприятие естественным образом.

Проводник для цвета

В 2005 году исследователи из Университета в Калифорнии Сан Диего и институт Биологических исследований Салка изучали  поперечную активацию смежных отделов мозга, как механизм, лежащий в основе синестезии. Изучение сосредоточилось на графико-цветовой синестезии - наиболее распространенной форме синестезии,  при которой  человек видит определенные буквы или числа в определенных цветах.

Исследователи были в состоянии проверить посредством функционального магнитного резонанса изображения  (fMRI), что область мозга, которая чувствует цвет, была активизирована, когда испытуемые смотрели на черные числа и буквы.

«Процессы, подобные синестезии, могут лежать в основе нашей общей способности к метафорам и играть определяющую роль в творчестве», - заявил  невропатолог В. С. Рамачандран в пресс-релизе для исследователей.

 «Это не случайность, что это состояние в восемь раз чаще встречается среди художников, чем среди основной массы населения,  - сказал он. - Причуды цвето/чисел синестезии  не является вопросом  стоящем на эволюционной повестке дня. В отличие от способности к метафорам, умения проводить параллели. Фактически, это один из признаков, который делает нас людьми». 

Учитывая, что все человечество - в некоторой степени синестеты, не удивляйтесь, что по своим способностям вы, вероятно, принадлежите  к 98% людей, которые относят «Кики» к заостренной фигуре слева и «Бубу» - к  округлой справа.  Но причислить себя к настоящим синестетам, вы можете,  если при чтении этой статьи почувствуете специфический интересный запах.