— прилипание заключается в сильном притяжении положительных и отрицательных электрических зарядов. Молекулы клея должны иметь необычайно сильные поверхностные заряды, зачастую реализуемые сильным отрицательным электростатическим зарядом гидроксильных групп OH-, которые соединяются с атомами углерода. Когда у углеродсодержащей молекулы много выступающих наружу гидроксильных групп, то они могут вызвать аналогичной силы положительный заряд почти на любой поверхности. Положительное притягивает отрицательное, и — вуаля! — молекулы прилипают.

Природа полна липкости, а липкие вещества неизменно имеют у себя углеродную основу{126}. Гекконы взбираются на стены с помощью лап, покрытых гидроксильной группой. Венерины мухоловки выделяют липкую, покрытую гидроксилом слизь, на которую ловятся насекомые. Мидии и усоногие раки прикрепляются к корпусу кораблей во многом таким же образом, что обходится корабельным компаниям в целое состояние из-за ежегодной чистки, не говоря уже о потерянном времени простаивания в порту дорогостоящих судов. Каждый год для морских судов выпускаются новые краски с противодействующими налипанию молекулярными составами, которые ограничивают, но никогда не могут полностью устранить эти электростатические фокусы.

Клейкость — это большой бизнес. Клеевая промышленность ежегодно подпитывает своей продукцией многомиллиардный рынок, на котором потребителями выступают производители самолетов и автомобилей, строительные компании, розничные торговцы в интернете и медицинские работники. Высокотехнологичные клеи и герметики сейчас заменяют металлическую сварку, таким образом ускоряя строительство и уменьшая вес конструкций и опор. Они удерживают на месте окна небоскребов и лобовое стекло вашей машины. Покупатели полагаются на клейкие вещества в таких продуктах, как одноразовые подгузники, зубные протезы, лейкопластырь Band-Aid, средства защиты органов слуха, почтовые марки, конверты и клеящиеся листочки Post-it, а также в решении десятков повседневных задач — от упаковки подарков ко дню рождения до склеивания сломанной мебели.

Суперклей как нельзя лучше отражает причудливую природу открытий в мире клеящих веществ{127}. Химик-органик Гарри Кувер-мл. и группа исследователей из компании Goodrich наткнулись на первый из семейства суперклеев — небольшую углеродсодержащую молекулу, которую назвали «цианоакрилат», в 1942 г. в ходе работ для нужд фронта. Они пытались разработать улучшенный прицел из прозрачной пластмассы; цианоакрилат, который прилипал ко всему, чего касался, сразу же отвергли.

Промотаем вперед, до 1951 г. В этом году Кувер перешел в компанию Eastman Kodak и, работая с химиком Фредом Джойнером, осознал, что суперлипкий цианоакрилат может оказаться ценным клеем. Компания Kodak согласилась с ним, и первый суперклей поступил в продажу в 1958 г. под названием Eastman #910. Вскоре появились многочисленные разновидности и конкурирующие бренды; все они, однако, были основаны на свойстве молекул цианоакрилата оставаться в жидкой форме, пока хранятся в запечатанном контейнере, но крепко объединяться при соприкосновении с водой или влагой атмосферы.

Нетоксичные суперклеи, с их способностью прилипать ко многим видам поверхностей и затвердевать в разных средах, нашли десятки новых способов применения помимо всем знакомой починки сломанных предметов или соединения частей. Морские биологи и аквариумисты-любители используют суперклей, чтобы прикреплять фрагменты живых кораллов к скалам. Пары́ суперклея прилипают к жирным пятнам на гладких поверхностях, в результате чего получаются четкие отпечатки пальцев для судебной экспертизы. Также суперклей стал одним из лучших веществ для применения на коже и костях. Его часто используют для обработки и лечения костных мозолей у спортсменов, скалолазов и музыкантов, играющих на струнных инструментах. А врачи и ветеринары используют суперклей для заделывания трещин в костях и закрытия ран, особенно при чрезвычайных ситуациях, когда склеивание быстрее и безопаснее, чем традиционное наложение швов или скоб.

Скользкие

Скользкие молекулы, в противоположность липким, минимизируют свои поверхностные заряды. Без электростатического притяжения молекулы просто плавают друг над другом, как еще не сварившиеся рисинки. Скользкими поверхности становятся из-за воска, жиров и растительных масел, потому что они образованы из молекул углеводорода — атомов углерода, окруженных атомами водорода. Каждый атом в молекуле углеводорода полностью удовлетворен своим магическом числом электронов. Ни один из атомов масла или жира не ищет другие атомы, чтобы с ними соединиться.

У каждого из нас есть свои примеры неудачного скольжения — необратимые мгновения, когда случалось что-то плохое. Я вспоминаю один такой яркий момент из своего музыкального прошлого. Место действия — Театр Сандерса (Кембридж, штат Массачусетс), февраль 1975 г. — третья или четвертая сыгровка нового камерного произведения «А, Джо?» гарвардского профессора композиции Эрла Кима{128}. У этой ужасно сложной пьесы — три части медных духовых и три части струнных (попытайтесь сбалансировать эти инструменты!) плюс голос, который должен был справиться с монотонной декламацией Сэмюэля Беккета. Двенадцать часов репетиций ради 20-минутной пьесы. Мы сидели полукругом: трубач Кен Пуллиг и тромбонист Стэн Шульц слева от меня, невероятно талантливый студент-виолончелист Йо-Йо Ма непосредственно справа от меня, дирижер Ким и солистка-рассказчица Лоис Смит — напротив. Пьеса оказалась сложной, привередливой. Из-за предстоящих выступления и записи репетиции были долгими и напряженными.

Примерно через час репетиции, когда мы проходили все вместе один причудливый пассаж, возможно уже пятый или шестой раз, на сцене раздался оглушительный шум справа от меня. Мы перестали играть. Что произошло?

Затем мы увидели 40-сантиметровый металлический гаечный ключ. Как оказалось, он выскользнул из сальной руки осветителя, который работал высоко над нами на лестнице, прикрепляя прожектор в неудобном положении, — и тут гравитация вкупе с кожным жиром его подвели.

Массивный гаечный ключ приземлился в 15 см правее Йо-Йо. Мы все пребывали в состоянии шока, концентрация была потеряна из-за почти фатального сбоя. Нас в буквальном смысле трясло, и мы не могли продолжать. Репетицию пришлось закончить, поскольку нам напомнили о необратимости случайного очень плохого момента — неизбежности и непредсказуемости смерти. Мы покинули сцену, отголоски пессимистической пьесы Беккета звучали у нас в головах.

Йо-Йо Ма был заметно ошарашен. Дрожащим голосом студент тихо сказал: «Он чуть не задел мою виолончель!»

ТРИО — Наноматериалы

Новые

Изменение, преобразование и бесконечное разнообразие — вот отличительные черты химии углерода. Рассмотрим графит с его крошечными плоскими треугольниками атомов, которые формируют суперкрепкие атомные слои. Они практически неразрушимы, показывая определенное сходство с тонкими и прочными листами пластика, но связи между соседними слоями слабые, и те с готовностью распадаются. В результате графитовые слои скользят друг по другу так же легко, как разбрасываются дуновением ветра листы бумаги, лежащие стопкой на вашем столе.

Хотя сам графит — один из самых мягких известных нам материалов, его отдельные углеродные слои — в ряду самых крепких и упругих. Но какая польза от одинарного слоя атомов углерода? Как вы можете ухватить и изучить такой наноразмерный