Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии в области медицины, физики и химии. Какие открытия стоят за этими высшими научными наградами и как они изменят наше будущее? Объясняют эксперты из Сколтеха.
Медицина
Первым на этой неделе стали известны имена лауреатов Нобелевской премии по медицине, которая была присуждена Мэри Брунков, Фреду Рамсделлу и Шимону Сакагучи за исследования в области иммунитета.
Прокомментировать решение Нобелевского комитета мы попросили профессора Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Алексея Грачёва:
«Их открытия стали ключевыми для понимания того, как иммунная система удерживает баланс между защитой и самосохранением. Выявление роли регуляторных T-клеток и транскрипционного фактора Foxp3 показало, что толерантность — это не пассивное состояние, а активный, управляемый процесс.
Это имеет особое значение для современной онкологии. Мы знаем, что опухолевое микроокружение формируется под воздействием факторов, производимых опухолевыми клетками, которые способны перепрограммировать иммунные клетки стромы. В этом контексте регуляторные Т-клетки становятся одним из главных инструментов, с помощью которого опухоль формирует локальную иммунную толерантность, подавляя цитотоксический ответ и способствуя прогрессии заболевания».
По словам учёного из Сколтеха, работы лауреатов фактически заложили основу для разработки новых терапевтических стратегий. Современные методы воздействия на контрольные точки иммунитета во многом выросли именно из этого фундаментального понимания регуляции иммунного ответа.
«Премия 2025 года — это признание того, что контроль над иммунной толерантностью — это не только физиологический механизм, но и мощный инструмент в борьбе с раком», — подчеркнул профессор Грачёв.
Физика
В этом году Нобелевской премии по физике были удостоены Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис за открытие макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи.
Подробный комментарий по открытию дал Павлос Лагудакис, первый проректор Сколтеха, заслуженный профессор, директор Центра фотоники и фотонных технологий, руководитель Лаборатории гибридной фотоники.
«Учёные раскрыли, как квантово-механические явления — такие как туннелирование и дискретные энергетические уровни. Их эксперименты стали связующим звеном между микроскопическим квантовым миром и созданными человеком системами — достаточно крупными для проектирования и эксплуатации по сравнению с классическими устройствами. Показав, что квантовые свойства могут существовать в цепях, состоящих из многих миллиардов частиц, лауреаты продемонстрировали, что граница между квантовым и классическим мирами гораздо более гибкая, чем считалось ранее. Это открытие укрепляет фундамент современной квантовой инженерии и открывает новые возможности для создания масштабируемых квантовых технологий — от квантовых вычислений до прецизионной метрологии».
По словам учёного, значение открытия выходит далеко за пределы сверхпроводящих цепей.
«Мы в Сколтехе активно исследуем другой тип квантовых жидкостей, состоящий из гибридных частиц света и вещества, где многочастичные квантовые состояния возникают на мезоскопическом или макроскопическом уровне. Вместе квантовые жидкости воплощают ключевую идею современной физики: понимание того, что квантово-механические явления, включая туннелирование, квантовую когерентность и суперпозицию, можно воспроизводить и управлять ими далеко за пределами микроуровня».
Нобелевская премия 2025 года — это не только признание выдающегося открытия, но и взгляд в будущее, где квантовая механика становится реальным инструментом во многих областях физики, подчеркнул Павлос Лагудакис.
Решение Нобелевского комитета по физике также прокомментировал Олег Астафьев, профессор Центра инженерной физики Сколтеха.
В середине 80-х учёные впервые показали, что в субмикронных джозефсоновских переходах проявляются новые квантовые эффекты: негармоничность системы — уровни энергии становятся неэквидистантными, а также квантовое проскальзывание фазы — ток сверхпроводимости исчезает из-за туннелирования магнитного потока. Именно эти явления заложили фундамент сверхпроводниковых кубитов — основы современных квантовых процессоров.
«Бум в развитии квантовых процессоров, несомненно, сыграл свою роль в выборе номинантов на премию, поэтому необходимо отметить, что в основе сверхпроводниковых кубитов лежит ещё ряд фундаментальных работ, которые, возможно, ещё стоят в очереди на получение Нобелевской премии при условии успешной реализации квантовых компьютеров. — рассказал Олег Астафьев. — Хочу особо отметить, что физика маленьких джозефсоновских переходов активно развивалась нашими учёными. Например, теоретическую основу в 80-х заложила группа тогда ещё советских физиков Константина Лихарева, Дмитрия Аверина, Александра Зорина из МГУ. Были ещё более ранние работы других советских ученых на эту тему.
Отмечу ещё одно интересное направление применения сверхпроводниковых квантовых систем на субмикронных джозефсоновских переходах – квантовая оптика в СВЧ-диапазоне. Благодаря квантованию уровней, они физически ведут себя как атомы, и с их помощью можно разрабатывать устройства квантовой электроники с ранее не достижимыми свойствами. Например, уже продемонстрирована работа перестраиваемого высокоэффективного источника (около 99% эффективности) одиночных фотонов по требованию в СВЧ-диапазоне – пока не реализованное, но очень востребованное устройство в оптике.
Второй эффект – квантовое проскальзывание фазы в сверхпроводниках – исключительно важен для метрологии, потому что с его помощью можно разработать квантовый эталон тока и замкнуть метрологический треугольник квантовых эталонов электрических величин: напряжение – сопротивление – ток. Прорывная работа по демонстрации нестационарного эффекта когерентного квантового проскальзывания фазы благодаря своему фундаментальному результату была опубликована в журнале Nature (Nature, 608, 45, (2022)).»
Профессор также подчеркнул, что в России исследования в этой области активно ведутся в Лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий Сколтеха и других ведущих научных коллективов России в МФТИ, НИТУ МИСИС, ВНИИА им. Духова и т.д.
Химия
Сусуму Китагава, Ричард Робсон и Омар Яги стали лауреатами Нобелевской премии по химии 2025 года за разработку металлоорганических каркасов.
Эти уникальные материалы способны улавливать углекислый газ, разлагать следы лекарств в окружающей среде и даже собирать воду из воздуха в пустыне.
Комментарий по открытию нобелевских лауреатов дал Александр Корсунский, профессор Центра системного проектирования Сколтеха, эксперт в области материаловедения:
«Металлорганические каркасы (МОК) — объёмные молекулярные структуры, в которых полимерные цепочки, соединены "тяжелыми" металлическими атомами в трехмерную решетку с "огромными" порами размером в единицы нанометров. Такие материалы обладают особыми свойствами, прежде всего — чрезвычайно большой внутренней поверхностью, которая может быть настроена для разных приложений: накопления газов и других веществ, изменения светимости, фильтрации и захвата токсинов. Особенно интересной является связь между молекулярной структурой и механическими свойствами, поскольку особенностью МОК является их относительная хрупкость, а многие приложения требуют прочности, наряду с химической и температурной стойкостью. Вот уже пару десятилетий ученые-материаловеды ведут поиск путей приспособления этих веществ для конкретных приложений. Безусловно интересным является предсказание новых систем и их синтез, хотя на мой взгляд, основные вызовы лежат здесь скорее в области проведения испытаний и понимания поведения МОК с помощью методов operando (синхротронного и нейтронного излучения, электронной микроскопии), т.е. прикладного материаловедения».
Исследование Александра Корсунского на тему поведения монолитов МОК при деформации опубликовано в журнале Nature.
Работы лауреатов открывают путь к созданию умных материалов, способных решать задачи экологии, энергетики и промышленности — от очистки воздуха до эффективного хранения водорода.
