Клуб выпускников МГУ: Олимпиадная нанохимия -2

15 мая 2007

Нанометр уже сообщал о том, что на 39 Международной химической олимпиаде, которая пройдет на химическом факультете МГУ в середине июля 2007 г., будут задачи по наноматериалам. Наши корреспонденты Е.Веряева, А.Грошева и М.Ефремова (по совместительству - студентки 4 курса факультета наук о материалах МГУ) обратились за разъяснениями к профессору химфака МГУ В.В.Еремину, уже много лет тренирующему российскую сборную школьников на международных химических олимпиадах. В.В.Еремин является также автором задач на Международной химической олимпиаде и одной из задач на Первой Всероссийской Интернет-олимпиаде по нанотехнологиям, которая проводится МГУ в начале июня.

- Как будет проводиться международная олимпиада по химии?

Проводиться она будет, как обычно: приедут люди на 10 дней, дети два дня пишут туры - один теоретический, другой экспериментальный. Приезжают победители своих национальных олимпиад - по четыре человека от каждой команды, 68 команд. Всё это - самые развитые страны в мире химии. Участвуют 230 человек, кто больше наберёт балов, тот и выиграл. 10% получают золотые медали, 20% - серебряные, 30% - бронзовые, в общем, все довольны. Получается большая международная химическая тусовка.

Интересно, как всё это начиналось. Москва уже второй раз проводит олимпиаду, первый раз - в 1996году. Россия тогда была вынуждена проводить олимпиаду, потому что по правилам олимпиад, когда появляется новая страна, она, прежде чем участвовать, должна два года присылать наблюдателей. Это правило действует с 1968 года, с первой олимпиады в Чехословакии. Когда развалился СССР, появилось сразу 15 новых стран. И вот Россия была единственной, кто продолжал участие - она была правопреемницей СССР. Чтобы Россия не теряла два года, ей поручили провести одну из олимпиад. Это было в 1996 году. А в этот раз нам Литва помогла. Мы давно хотели участвовать, всё-таки команда выступает хорошо, всегда привозит золотые медали. Интересно было попробовать организовать олимпиаду самим. Все, кто это делал, говорил, что это, конечно, очень трудно - у всех своя национальная специфика, но очень интересно, и испытываешь необыкновенный кайф, когда это заканчивается. В этом году 2007 должна была проводить олимпиаду Литва, потому что бывший руководитель их команды стал министром образования и решил, что они это потянут. Оказалось, что в 2007 году в Литве проводится чемпионат по баскетболу. И Литва, конечно, отказалась проводить олимпиаду по химии, потому что два таких соревнования они не смогут провести. У них сейчас всё брошено на баскетбол. Таким образом, оказалась вакансия. Это было три года назад. Мы с Александром Гладилиным, когда узнали про вакансию, решили, что никаких противопоказаний нет, и позвонили декану [Химического факультета МГУ академику В.В.Лунину - прим. Ред.] в Москву. Декан эту идею одобрил.

Итак, приедет примерно 230 ребят, примерно 200 руководителей и гостей. У руководителей работа посерьёзней: по правилам олимпиады официальный язык английский, но ребята пишут задания на родном языке. Мы им выдаём задания на английском, международное жюри и все руководители обсуждают его корректность и формулировки. После обсуждения руководители переводят задание на родной язык. Основных языков три - русский, английский, испанский. Получаются три такие диаспоры: примерно одна треть людей говорит на русском, столько же на английском и столько же на испанском. Потом дети получают эти задания на родном языке, пишут теоретический тур, затем экспериментальный, а всё остальное время развлекаются. Руководители сначала обсуждают задания, потом переводят их - это довольно долгое занятие, потому что от точности перевода и точности формулировок зависит то, как ребята решат задачи. Поэтому они почти всё время трудятся. Атмосфера очень приятная, детям очень нравится общаться друг с другом, многие руководители ездят каждый год и хорошо знают друг друга. Это просто замечательное событие! Возраст детей - выпускники, обычно, 16-17лет, то есть большинство - это одиннадцатиклассники, но есть несколько звёзд, которые выигрывали и в 10 классе.

- Какие преимущества дают результаты олимпиады?

В каждой стране - по-разному. Если ребята попали в команду, то они уже студенты, потому что олимпиада имеет тот же уровень, что и вступительные экзамены [В России победители Всероссийской олимпиады уже имеют право поступать вне конкурса, даже в МГУ, поэтому, разумеется, вся международная сборная - уже потенциальные студенты ВУЗов, причем тех, в которые желают поступить сами ребята - прим. ред.]. Они уже являются студентами выбранного ВУЗа. Но это не даёт преимуществ для поступления в зарубежные ВУЗы. Каждая страна устанавливает свои правила. У нас призёры олимпиад потом ещё долгое время получают различные гранты, стипендию президента, стипендию фонда Потанина, то есть это, конечно, потом приносит какие-то дивиденды, но для них это не главное. Для кого-то это важно, но на самом деле им просто интересно. Это такой мир, это большой спорт. Химия это, конечно, интересно, но основное - это спорт, соревнование. Им интересно друг друга сделать в команде.

- Есть в международной олимпиаде такой раздел, как нанохимия?

Нет, такого раздела пока нет. Есть программа международной олимпиады, она довольно большая. Поскольку стран много, и уровень образования в странах разный, то единая программа не очень сложная. Она большая, но сложных вопросов там нет. Нанохимия там, конечно, пока отсутствует, потому что олимпиада - это программа курса общей и органической химии, она соответствует примерно первому курсу нехимических ВУЗов. Однако в рамках этой программы можно, конечно, накручивать какие угодно задания. На тему, скажем, непредельных углеводородов можно составить совершено нерешаемую задачу. Поэтому темы нанохимии, как таковой, нет, но когда люди составляют задачи, то в рамках этой программы степеней свободы довольно много. Когда мы делали задачи, мы хотели, во-первых, показать разные аспекты химии. Профессор М.В.Коробов [профессор химического факультета МГУ - прим. ред.] сделал тренировочную задачу на термодинамику наночастиц. Это вообще вопрос сам по себе интересный, довольно спорный, потому что за счет маленьких размеров, за счет влияния поверхностных эффектов термодинамические свойства изменяются. С другой стороны, число частиц вещества настолько маленькое, что использование термодинамических законов становится под вопросом. Тем не менее, формулы работают. Люди, которые занимаются этим профессионально, считают, что применять с опаской термодинамические формулы можно, все-таки это дает разумные результаты. Вот про это примерно задача тренировочная и сделана. Может быть, что-то подобное и попадет в основной комплект.

- Что такое тренировочная задача?

Тренировочная задача - это вот что такое. Поскольку программа очень большая, то по всей программе подготовиться невозможно, потому что на подготовку, как правило, отводится всего две недели. При коллективной подготовке, когда собирают всю команду, сборную можно тренировать две недели. У нас эти сборы начнутся 27 мая. Конечно, индивидуально можно готовиться сколько угодно, но в принципе за две недели всю программу, конечно, не пройдешь. Поэтому стана-организатор за полгода до начала олимпиады публикует комплект тренировочных задач, в которых обозначает наиболее актуальные и трудные темы, которые могут быть, но не обязательно будут представлены. То есть других трудных тем, кроме тех, которые обозначены в тренировочных заданиях, не будет. Это немножко ограничивает объем подготовки.

- Тем не менее, слово «НАНО» там уже встречается?

Конечно. Вот есть задача про наночастицы, но в программе этого нет. Правило такое: если какой-то темы нет в программе олимпиады, то она должна быть объявлена. То есть, если мы хотим дать задачу про наночастицы на олимпиаде, то мы должно обязательно объявить об этом в подготовительном комплекте. Но мы можем объявить в подготовительном комплекте, а на основной олимпиаде не давать. Это тоже возможно. Таким образом, существует какое-то количество фальшивых тем. Конечно, когда составляют комплект, то преследуют три основных цели, и приоритеты зависят от страны. Для нас самое главное было первое - отразить последние достижения химии, в том числе и нанохимии. Второе - показать практическое приложение химии. И третье - отразить национальную специфику. У нас, например, есть две задачи, связанные с творчеством Д.И.Менделеева. Одна про периодический закон, про предсказание свойств 118 элемента, а другая про исследование свойств растворов этанола [известно, что именно первооткрыватель периодического закона элементов подобрал оптимальные 40 градусов для русской водки - прим. ред.]. Эту задачку сделал тоже профессор Коробов. Покопался в литературе, нашел экспериментальные данные, которые получил Менделеев по свойствам раствора этанола в воде, и доказал, что ничего общего с водкой свойства этих растворов не имеют. То есть водка с точки зрения физической химии - совершенно рядовой раствор, ничем не выдающийся.

- А что касается новейших достижений, это что? Какие задачи?

Например, нанохимия - это раз. Потом задачи про квантовые компьютеры в химии, принципы, на которых они работают. То есть квантовые эффекты, принципы суперпозиции в химии, то, на чем могут работать квантовые компьютеры - такие вещи будут в комплекте. Что там еще из новейших достижений? Есть интересная задача про биохимию, про метаболизм, про окисление липидов, которую сделал профессор Гладилин. Аналитика довольно стандартная. Неорганическая химия - плотные упаковки, последних открытий нет. Пожалуй, из новейших достижений я бы назвал нанохимию и достижения квантовой химии.

- Если Россия проводит международную олимпиаду, кто составляет все вопросы? МГУ?

Нет, не МГУ, а страна - организатор. Поскольку базовая организация - химический факультет, то и основную часть научного комитета составляет химфак. Но у нас еще есть ребята - бывшие «олимпиадники» из Казани, из Уфы. Весь комплект в целом смотрел и проверял профессор Ведерников. Он сейчас в университете штата Мерилинт, много лет он возглавлял команду России, и сам был в свое время золотым призером международной олимпиады. Так что мы химфаком МГУ не ограничиваемся.

- Еще один вопрос по нанотехнологии: какой уровень школьников на настоящий момент? Что они знают? Слово «нанотехнологии» они понимают, знают?

Слово это знают абсолютно все, и школьники и не школьники, и химики и не химики. Что это такое, конечно, будут лучше понимать, когда прорешают тренировочную задачу. И руководители, которые организуют сборы, должны что-то вокруг этого придумать. Конечно, школьники поймут. Слово «нано» обозначает всего лишь размер, а не направление науки. Например, в человеке этих наночастиц огромное количество. Аппарат фотосинтеза, очень эффективная и быстрая система преобразования энергии, - это тоже наносистема, фотосинтетические антенны, например. Поэтому тут человек пока ничего нового не изобрел, это все уже известно Природе, и наносистемы и наночастицы. Поэтому интересно это только тем, что там открывается множество различных интереснейших аспектов химии: и структурные, и энергетические, и динамические. Мы сейчас ограничились только термодинамическими аспектами, связанными с формированием частиц. Школьники знают в зависимости от уровня подготовки, я думаю, даже больше нас - тех, кто профессионально не занимается нанохимией.