Keemia-aasta juhib tähelepanu ainetele meie ümber

Aasta 2011 pole mitte ainult uus alanud aasta. See on ka keemia-aasta, mis on välja kuulutatud kui tunnustus keemiale ja selle panusele inimkonna heaollu. „Keemia, meie elu, meie tulevik,” kõlab aasta hüüdlause. Üsna suureline. Kuid kui mõtleme, mis meid ümbritseb, ega siis keemiast pääse.

Kolm küsimust teadlastele

•• 1••

Mis on keemias viimase 25 aasta suurim avastus/juurutus/muutus?

•• 2••

Millist suundumust ennustate keemias lähiaastatel muutumas jõulisemaks?

•• 3••

Mille poolest erineb keemia muust loodusteadusest?

Mihkel Koel

Tallinna tehnikaülikooli teadlane

1. Suurt revolutsioonilist muutust keemias viimaste aastakümnete jooksul küll toimunud pole. Otsustavaks tuleks siiski lugeda suurema tähelepanu pööramisele ohutusele, toksikoloogiale, jäätmete vähendamisele. Tasapisi imbub arendustesse sisse roheline mõttelaad, jäätmeteta töö. Eks ka Euroopa direktiiv, mis keemiat suunab, REACH ole ju mingil määral samm ohutuma keskkonna säilitamise suunas.

2. Biomassi kasutamine keemiatööstuse tooraine ja kütusena (biokütused). See omakorda tingib uute protsesside ning tehnoloogiate, katalüsaatorite, lahustite uurimist ja kasutusele võtmist. Teiseks võiks välja tuua keemia tegemist ühe molekuli tasemel – eriti on selles valdkonnas traditsioonilise keemia ja biokeemia lähenemist tunda.

3. Ega ta ikka ei erine küll. Siin me tahame ikka teada saada, kuidas loodus käitub ja neid reegleid endale selgeks teha – molekulide tasemel. Pehmed teadused tegelevad inimesega.

Peeter Burk

Tartu ülikooli professor

1. Suurimat avastust ei julge pakkuda, nende võrdlemine on võimalik alati pigem saja aasta pärast. Suurimad muutused on vahest seotud ühelt poolt teoreetiliste meetodite (arvutitega modelleerimine) laia rakendamisega pea kõigi probleemide uurimisel ja teisalt kogu eksperimentaalse keemia miniaturiseerumisega (mikrosüntees, väikesed analüsaatorid).

2. Ilmselt on olulisemad suundumused seotud elusaines toimuvate protsesside (nt ensüümkatalüüs) läbiviimisega in vitro ja puht majanduslikest kaalutlustest lähtuvalt kõik energeetikaga seotu (bioetanoolist kuni tuumajaamade materjalideni).

3. Ega ei erinegi. Ennekõike sõltub eristumine sellest, kuidas defineerida keemia piirid, aga see on pigem tore filosoofiline harjutus, kui tõsi(täppis)teaduslik lähenemine. Praktikas näeme iga päev, et piirid keemia ja nn naaberteaduste vahel teaduse püramiidis (ühelt poolt füüsika ja teiselt poolt bioloogia) on hägusad, kui mitte olematud.

Endel Lippmaa

akadeemik

1. Kõige tähtsam on, et keemia on suundunud vedelike uurimiselt tahke faasi uurimisele: nanoosakesed, katalüsaatorid.

2. Keemia kombineerub üha enam teiste loodusteadustega, on saanud näiteks ka bioloogia osaks.

3. Keemia on teadus ainete muutumisest. Ained on aga kõik see, mida saab kaaluda. Kuna vaakumi saab kaaluda, on vaakum ka aine.

Mati Karelson

Tallinna tehnikaülikooli professor

1. Arvan, et üldisemalt oleks selleks nanostruktuursete materjalide süntees. Siia alla võiksid kuuluda kõrgtemperatuurse ülijuhtivusega materjalid, fullereenid ja teised süsiniku nano-struktuurid ning nanokomposiidid.

2. Ennustamine on muidugi tänamatu tegevus, kuid oma mätta otsast vaadatuna ning silmas pidades arvutustehnika jätkuvat kiiret arengut arvan, et jõulisemalt tuleb esile keemiliste ühendite ja protsesside teoreetiline kirjeldamine ja disain.

3. See on muidugi lihtsaim küsimus – keemia näeb loodust ja nähtusi läbi aatomite ja molekulide prisma.

Ilmar Koppel

akadeemik

1. Uute, sageli oluliste potentsiaalsete rakendustega materjalide loomine (fullereenid – Nobeli preemia 1996; grafeenid – Nobeli füüsika preemia 2010; kõrgtemperatuursed ülijuhid – Nobeli füüsikapreemia 1987; mitmesugused ja erinevatel molekulidel baseeruvad nanomaterjalid (ka eeltoodud, aga ka näiteks DNA nanotehnoloogia jms)); ekstremaalsete superhappeliste molekulide ja nende derivaatide kui kõrgefektiivsete elektrokeemiliste jõuallikate komponentide loomine ning superhappeliste keskkondade uurimine (Nobeli preemia 1994); katalüütiliste süsteemide loomine (Nobeli preemia 2001 ja 2010).

2. Torkab silma kõrgtasemeliste ja efektiivsete arvutuskeemia meetodite (vt NP 1998) ja programmikomplekside kasutamine eesmärgipäraste omadustega uute molekulide ja materjalide loomiseks ja nende omaduste ning struktuuri uurimiseks.

3. On ilmne, et (vähemalt) „füüsikalistes” loodusteadustes tugevneb suundumus interdistsiplinaarsuse suunas; keemia ja füüsika on aluskivideks molekulaarbioloogiale ehk „väga suurte molekulide keemiale”, mis vastutab ka päriliku info säilitamise ja edasikandmise eest. Võib vaid lisada, et mitmed Nobeli keemiapreemiad on lähiminevikus läinud molekulaarbioloogia või biomeditsiini tagapõhjaga töödele.

Ivo Leito

Tartu ülikooli professor

1. Suurim üldine muutus, mis jätkuvalt aset leiab, on valdkondade, sealhulgas keemia, jaotumine üha kitsamateks alamvaldkondadeks, üha süvenev spetsialiseerumine. Paralleelselt sellega kulgeb erinevate ja näiliselt kaugete valdkondade lõimumine piiriteadusteks.

2. Globaaltasemel sellesama jätkumist, mida ma punktis 1 kirjeldasin. Sisulisel tasemel: (a) üha täiustuv kontroll mateeria koostise ja vormi üle (ainete ja materjalide väljamõtlemine, süntees ja valmistamine üha paremas vastavuses ette antud soovidega) ja (b) üha arenev uurimisvõimekus selgitamaks objektide struktuuri, koostist ja omadusi ning mõtestamaks lahti nendega toimuvaid protsesse. Objektid varieeruvad siinjuures molekulidest taevakehadeni. Ma ei oska anda eelistust, kas a või b on olulisem – arvan, et nad käivad käsikäes. Üks pole võimalik teiseta.

3. Keemia kui omaette teaduse eristamine muude loodusteaduste hulgast on vajalik põhiliselt töökorralduslikel (uurimisvaldkondade jaotus: keemia uurimisvaldkonnad on seotud ainete koostise ja struktuuri, omaduste ja muundumistega) ja pedagoogilistel põhjustel. Sisu poolest on loodusteadus siiski ühtne: loodusseadused kehtivad kogu loodusteaduse ulatuses. Üks näide meie oma grupi tegevusest: sellised alad, nagu kunstiteadus ja -ajalugu ühelt poolt ning analüütiline keemia teiselt poolt tunduvad esmapilgul olema pärit „maakera eri poolustelt”. Ometigi on nende sümbioos praegu ulatuslikult arenev. Analüütilise keemia meetodeid kasutatakse kunstiobjektide analüüsil ja saadud tulemustest saadakse infot teoste materjalikasutuse (pigmendid, sideained) ning maalikihtide (võimalike ülemaalingute) kohta. Selle info baasil tehakse otsustusi selle kohta, kuidas kunstiteost restaureerida/konserveerida (säilitades materjalide autentsuse) ning järeldusi teose autorsuse, valmimisaja, päritolu ja ajaloo (ülemaalingud, kahjustused) kohta. Kunstiväärtuste uurimiseks rakendatakse sageli meetodeid, mis on täielikult teaduse eesliinil ja ei ole veel tavakasutusse jõudnudki.