Фуллерены принесли школьникам из Сингапура победу в Международном химическом турнире

Команда школьников из высшей школы при Национальном университете Сингапура победила в Международном химическом турнире (IChTo), состоявшемся 20-25 августа на химическом факультете МГУ имени Ломоносова. Победу команде принесло решение задачи об альтернативных химических методах хранения и записи информации. Второе и третье абсолютные места и серебряные медали получили школьники из Таиланда и Венгрии, лучшая российская команда показала восьмой результат.

Естественнонаучные турниры — командные соревнования для школьников, в которых, в отличие от олимпиад, все задания известны заранее. Сложность задач состоит в их исследовательском характере — каждая задача может иметь несколько путей решения и участникам необходимо не только предоставить решение, но и показать оппонентам и комиссии жюри, что оно оптимально.

В рамках пакета задач IChTo-2018 участникам предстояло разработать безопасный материал для конструктора LEGO, перевариваемый в желудке, выяснить геологический механизм рождения летающих островов на планетах, подобных Пандоре из «Аватара», создать систему, меняющую со временем цвет своей люминесценции, разобраться с причинами изменения аромата смесей эфирных масел.

Победу сингапурским школьникам обеспечило решение задачи о химическом устройстве памяти. Участники предложили модуль для долгосрочного хранения информации, основанный на композите фуллеренов и полистирола. С помощью лазерного излучения фуллерены можно точечно превращать в окись фуллерена. Это соединение способно к двухфотонному поглощению инфракрасного излучения — и, затем, характерному свечению, которое позволяет быстро считывать информацию с носителя. По расчетам школьников, свитки шириной около 25 сантиметров и диаметром свертка порядка 15 сантиметров могут хранить более 30 терабайт информации.

Второе абсолютное место и серебряные медали получила команда Таиланда из Kamnoetvidya Science Academy. Участники продемонстрировали решение задачи «Люминесцентный светофор» — систему, постепенно меняющую свое свечение после облучения ультрафиолетом. Роль светофора играла смесь нескольких веществ с разным характерным временем свечения. К примеру, один из компонентов, тетрафенилэтилен, продолжает светиться синим светом всего лишь несколько миллиардных долей секунды, а другой — алюминат стронция, допированный европием и диспрозием, сохраняет красное свечение около десяти секунд.

Третье место заняла венгерская команда из Szent István High School. Школьники придумали способ как уменьшить соленость супа, если он был случайно пересолен. Для этого участники предложили погружать в суп пакетики, заполненные ион-обменной смолой. Смесь ион-обменных смол поглощает катионы натрия и анионы хлора и выделяет в окружающую среду протоны и гидроксид-анионы, образующие в супе молекулы воды.

Лучшая из российских команд, Laughing Gas («Веселящий Газ», Екатеринбург) заняла восьмое место. Один из любопытных докладов команды также был связан с задачей о химическом методе записи и хранения памяти. Участники предложили использовать в роли отдельных битов герметичные ячейки с двумя медными пластинками и электролитом между ними. Когда между пластинками протекал ток, инициировались электрохимические реакции, которые приводили к утоньшению одной пластинки и осаждению меди на другую пластинку. Соответственно, увеличивалось электрическое сопротивление растворяющейся пластинки. Если изменить направление тока, то начинает растворяться другая пластинка, и сопротивление первой пластинки снова начнет падать. Именно это сопротивление и определяло, хранит ли ячейка ноль или единицу.

Международный химический турнир проводится в Москве уже во второй раз. Он появился как развитие Межрегионального химического турнира, который проводится в России уже пять лет. Ранее в рамках химического турнира школьники из Казани предложили строение молекулярной машины, способной выполнять роль молекулярного циферблата.

Владимир Королёв