В чем заключается искусство фотографии. Реферат фотография как современный вид искусства. Главное

Как известно, все материальное во Вселенной состоит из атомов. Атом – это мельчайшая единица материи, которая несет в себе ее свойства. В свою очередь, структура атома складывается из волшебного триединства микрочастиц: протонов, нейтронов и электронов.

При этом каждая из микрочастиц универсальна. То есть, не найти на свете двух разных протонов, нейтронов или электронов. Все они абсолютно друг на друга похожи. И свойства атома будут зависеть только от количественного состава этих микрочастиц в общем строении атома.

Например, структура атома водорода состоит из одного протона и одного электрона. Следующий по сложности, атом гелия состоит из двух протонов, двух нейтронов и двух электронов. Атом лития — из трех протонов, четырех нейтронов и трех электронов и т. д.

Структура атомов (слева направо): водорода, гелия, лития

Атомы соединяются в молекулы, а молекулы — в вещества, минералы и организмы. Молекула ДНК, являющаяся основой всего живого – структура, собранная из тех же трех волшебных кирпичиков мироздания, что и камень, лежащий на дороге. Хотя эта структура и намного более сложная.

Еще более удивительные факты открываются тогда, когда мы пытаемся поближе рассмотреть пропорции и строение атомной системы. Известно, что атом состоит из ядра и электронов, двигающихся вокруг него по траектории, описывающей сферу. То есть это даже нельзя назвать движением в обычном понимании этого слова. Электрон скорее находится везде и сразу в пределах этой сферы, создавая вокруг ядра электронное облако и формируя электромагнитное поле.

Схематические изображения строения атома

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, и в нем сосредоточена почти вся масса системы. Но при этом, само ядро настолько мало, что если увеличить его радиус до масштаба в 1 см, то радиус всей структуры атома достигнет сотни метров. Таким образом, все, что мы воспринимаем как плотную материю, более чем на 99% состоит из одних только энергетических связей между физическими частицами и менее чем 1% — из самих физических форм.

Но что представляют собой эти физические формы? Из чего они состоят, и насколько они материальны? Чтобы ответить на эти вопросы, давайте подробнее рассмотрим структуры протонов, нейтронов и электронов. Итак, мы спускаемся еще на одну ступеньку в глубины микромира – на уровень субатомных частиц.

Из чего состоит электрон

Самая маленькая частица атома – электрон. Электрон обладает массой, но при этом не обладает объемом. В научном представлении электрон не из чего не состоит, а представляет собой бесструктурную точку.

Под микроскопом электрон невозможно увидеть. Он наблюдаем только в виде электронного облака, которое выглядит как размытая сфера вокруг атомного ядра. При этом с точностью, где находится электрон в момент времени, невозможно сказать. Приборы же способны запечатлеть не саму частицу, а только лишь ее энергетический след. Суть электрона не вкладывается в представления о материи. Он скорее подобен некой пустой форме, существующей только в движении и за счет движения.

Никакой структуры в электроне до сих пор не было обнаружено. Он является такой же точечной частицей, как и квант энергии. Фактически, электрон — и есть энергия, однако, это более устойчивая ее форма, нежели та, которая представлена фотонами света.

В настоящий момент электрон считают неделимым. Это понятно, ведь невозможно разделить то, что не имеет объема. Однако в теории уже есть наработки, согласно которым в составе электрона лежит триединство таких квазичастиц как:

Орбитон – содержит информацию об орбитальном положении электрона;
Спинон – ответственен за спин или вращательный момент;
Холон – несет информацию о заряде электрона.

Впрочем, как видим, квазичастицы с материей уже не имеют абсолютно ничего общего, и несут в себе одну только информацию.

Фотографии атомов разных веществ в электронный микроскоп

Интересно, что электрон может поглощать кванты энергии, например, света или тепла. В этом случае атом переходит на новый энергетический уровень, а границы электронного облака расширяются. Бывает и такое, что энергия, поглощаемая электроном настолько велика, что он может выскочить из системы атома, и далее продолжить свое движение как независимая частица. При этом он ведет себя подобно фотону света, то есть, он будто бы перестает быть частицей и начинает проявлять свойства волны. Это было доказано в эксперименте.

Эксперимент Юнга

В ходе эксперимента на экран с двумя прорезанными в нем щелями был направлен поток электронов. Проходя через эти прорези, электроны сталкивались с поверхностью еще одного – проекционного – экрана, оставляя на нем свой след. В результате такой «бомбардировки» электронами на проекционном экране появлялась интерференционная картина, подобная той, которая появилась бы, если бы через две прорези проходили бы волны, но не частицы.

Такой рисунок возникает из-за того, что волна, проходя между двух щелей, делится на две волны. В результате дальнейшего движения волны накладываются друг на друга, и на некоторых участках происходит их взаимное гашение. В результате мы получаем много полос на проекционном экране, вместо одной, как это было бы, если бы электрон вел себя как частица.

Структура ядра атома: протоны и нейтроны

Протоны и нейтроны составляют ядро атома. И притом, что в общем объеме ядро занимает менее 1%, именно в этой структуре сосредоточена почти вся масса системы. А вот на счет структуры протонов и нейтронов физики разделились во мнениях, и на данный момент существует сразу две теории.

Теория №1 — Стандартная

Стандартная модель говорит о том, что протоны и нейтроны состоят из трех кварков, соединенных между собой облаком глюонов. Кварки являются точечными частицами, так же, как кванты и электроны. А глюоны – это виртуальные частицы, обеспечивающие взаимодействие кварков. Однако в природе так и не было найдено ни кварков, ни глюонов, потому эта модель поддается жестокой критике.

Теория №2 — Альтернативная

А вот по альтернативной теории единого поля, разработанной Эйнштейном, протон, как и нейтрон, как и любой другая частица физического мира, представляет собой вращающееся со скоростью света электромагнитное поле.

Электромагнитные поля человека и планеты

Каковы же принципы строения атома?

Все в мире – тонкое и плотное, жидкое, твердое и газообразное – это лишь энергетические состояния бесчисленных полей, пронизывающих пространство Вселенной. Чем выше уровень энергии в поле, тем оно тоньше и менее уловимо. Чем ниже энергетический уровень, тем оно более устойчивое и ощутимое. В структуре атома, как и в структуре любой другой единицы Вселенной, лежит взаимодействие таких полей – разных по энергетической плотности. Выходит, а материя – только иллюзия ума.

В самом деле, автор РТЧ в своих «размышлизмах» зашёл так далеко, что впору вызывать тяжёлую контраргументацию, а именно – данные эксперимента японских учёных по фотографированию атома водорода, о котором стало известно 4 ноября 2010 года. На снимке хорошо видна атомная форма, подтверждающая как дискретность, так и округлость атомов: «Группа учёных и специалистов Токийского университета впервые в мире сфотографировала отдельный атом водорода – самый лёгкий и самый маленький из всех атомов, сообщают информагентства.

Снимок был сделан при помощи одной из новейших технологий – специального сканирующего электронного микроскопа. С помощью этого прибора вместе с атомом водорода был сфотографирован и отдельный атом ванадия.
Диаметр атома водорода составляет одну десятимиллиардную часть метра. Ранее считалось, что сфотографировать его современным оборудованием практически невозможно. Водород является самым распространённым веществом. Его часть во всей Вселенной приблизительно 90%.

По словам учёных, таким же способом можно запечатлеть и другие элементарные частицы. «Теперь мы можем увидеть все атомы, из которых состоит наш мир, – заявил профессор Юити Икухара. – Это прорыв к новым формам производства, когда в будущем можно будет принимать решения на уровне отдельных атомов и молекул» .

Атом водорода, цвета условные
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e213001

Группа ученых из Германии, Греции, Нидерландов, США и Франции получила снимки атома водорода. На этих изображениях, полученных при помощи фотоионизационного микроскопа, видно распределение электронной плотности, которое полностью совпадает с результатами теоретических расчетов. Работа международной группы представлена на страницах Physical Review Letters.

Суть фотоионизационного метода заключается в последовательной ионизации атомов водорода, то есть в отрывании от них электрона за счет электромагнитного облучения. Отделившиеся электроны направляются на чувствительную матрицу через положительно заряженное кольцо, причем положение электрона в момент столкновения с матрицей отражает положение электрона в момент ионизации атома. Заряженное кольцо, отклоняющее электроны в сторону, играет роль линзы и с его помощью изображение увеличивается в миллионы раз.

Этот метод, описанный в 2004 году, уже применялся для получения «фотографий» отдельных молекул, однако физики пошли дальше и использовали фотоионизационный микроскоп для исследования атомов водорода. Так как попадание одного электрона дает всего одну точку, исследователи накопили около 20 тысяч отдельных электронов от разных атомов и составили усредненное изображение электронных оболочек.

В соответствии с законами квантовой механики, электрон в атоме не имеет какого-то определенного положения сам по себе. Лишь при взаимодействии атома с внешней средой электрон с той или иной вероятностью проявляется в некоторой окрестности ядра атома: область, в которой вероятность обнаружения электрона максимальна, называется электронной оболочкой. На новых изображениях видны различия между атомами разных энергетических состояний; ученые смогли наглядно продемонстрировать форму предсказанных квантовой механикой электронных оболочек.

При помощи других приборов, сканирующих туннельных микроскопов, отдельные атомы можно не только увидеть, но и переместить в нужное место. Эта техника около месяца назад позволила инженерам компании IBM нарисовать мультфильм, каждый кадр которого сложен из атомов: подобные художественные эксперименты не имеют какого-то практического эффекта, но демонстрируют принципиальную возможность манипуляций с атомами. В прикладных целях используется уже не поатомная сборка, а химические процессы с самоорганизацией наноструктур или самоограничением роста одноатомных слоев на подложке.

Принялся Трурль ловить атомы, соскабливать с них электроны, месить протоны, так что лишь пальцы мелькали, приготовил протонное тесто, выложил вокруг него электроны и - за следующий атом; не прошло и пяти минут, как держал он в руках брусочек чистого золота: подал его морде, она же, на зуб брусочек попробовав и головой кивнув, сказала:
- И в самом деле золото, только я не могу так за атомами гоняться. Слишком я большой.
- Ничего, мы дадим тебе особый аппаратик! - уговаривал его Трурль.

Станислав Лем, «Кибериада»

Можно ли с помощью микроскопа разглядеть атом, отличить его от другого атома, проследить за разрушением или образованием химической связи и увидеть, как одна молекула превращается в другую? Да, если это не простой микроскоп, а атомно-силовой. А можно и не ограничиваться наблюдением. Мы живем в то время, когда атомно-силовой микроскоп перестал быть просто окном в микромир. Сегодня этот прибор можно использовать для перемещения атомов, разрушения химических связей, изучения предела растяжения одиночных молекул - и даже для исследования генома человека.

Буквы из ксеноновых пикселей

Рассмотреть атомы не всегда было так просто. История атомно-силового микроскопа началась в 1979 году, когда Герд Карл Бинниг и Генрих Рорер, работавшие в Исследовательском центре компании IBM в Цюрихе, приступили к созданию прибора, который позволил бы изучать поверхности с атомным разрешением. Чтобы придумать такое устройство, исследователи решили использовать эффект туннельного перехода - способность электронов преодолевать, казалось бы, непроходимые барьеры. Идея состояла в том, чтобы, измеряя силу туннельного тока, возникающего между сканирующим зондом и изучаемой поверхностью, определять положение атомов в образце.

У Биннига и Рорера получилось, и они вошли в историю как изобретатели сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), а в 1986 году получили Нобелевскую премию по физике. Сканирующий туннельный микроскоп совершил настоящую революцию в физике и химии.

В 1990 году Дон Айглер и Эрхард Швайцер, работавшие в исследовательском центре IBM в Калифорнии, показали, что СТМ можно применять не только для наблюдения за атомами, но для манипулирования ими. С помощью зонда сканирующего туннельного микроскопа они создали, возможно, самый популярный образ, символизирующий переход химиков к работе с отдельными атомами - нарисовали на никелевой поверхности три буквы 35 атомами ксенона (рис. 1).

Бинниг не стал почивать на лаврах - в год получения Нобелевской премии совместно с Кристофером Гербером и Кельвином Куэйтом, также работавшими в Цюрихском исследовательском центре IBM он начал работу над еще одним устройством для изучения микромира, лишенного недостатков, которые присущи СТМ. Дело в том, что с помощью сканирующего туннельного микроскопа нельзя было изучать диэлектрические поверхности, а только проводники и полупроводники, да и для анализа последних между ними и зондом микроскопа нужно было создать значительное разрежение. Поняв, что создать новое устройство проще, чем модернизировать существующее, Бинниг, Гербер и Куэйт изобрели атомно-силовой микроскоп, или АСМ. Принцип его работы кардинально иной: для получения информации о поверхности измеряют не силу тока, возникающую между зондом микроскопа и изучаемым образцом, а значение возникающих между ними сил притяжения, то есть слабых нехимических взаимодействий - сил Ван-дер-Ваальса.

Первая рабочая модель АСМ была устроена сравнительно просто. Исследователи перемещали над поверхностью образца алмазный зонд, связанный с гибким микромеханическим датчиком - кантилевером из золотой фольги (между зондом и атомом возникает притяжение, кантилевер гнется в зависимости от силы притяжения и деформирует пьезоэлектрик). Степень изгиба кантилевера определялась с помощью пьезоэлектрических датчиков - сходным образом канавки и гребни виниловой пластинки превращаются в аудиозапись. Конструкция атомно-силового микроскопа позволяла ему детектировать силы притяжения до 10 –18 ньютон. Через год после создания рабочего прототипа исследователям удалось получить изображение рельефа поверхности графита с разрешением в 2,5 ангстрема.

За три десятка лет, прошедших с тех пор, АСМ использовали для изучения практически любых химических объектов - от поверхности керамического материала до живых клеток и отдельных молекул, причем находящихся как в статическом, так и динамическом состоянии. Атомно-силовая микроскопия стала рабочей лошадкой химиков и материаловедов, а количество работ, в которых применяется этот метод, постоянно растет (рис. 2).

За эти годы исследователи подобрали условия и для контактного, и для бесконтактного изучения объектов с помощью атомно-силовой микроскопии. Контактный метод описан выше, он основан на вандерваальсовом взаимодействии между кантилевером и поверхностью. При работе в бесконтактном режиме пьезовибратор возбуждает колебания зонда на некоторой частоте (чаще всего резонансной). Сила, действующая со стороны поверхности, приводит к тому, что и амплитуда, и фаза колебаний зонда изменяются. Несмотря на некоторые недостатки бесконтактного метода (в первую очередь чувствительность к внешним шумам), именно он исключает воздействие зонда на исследуемый объект, а значит, интереснее для химиков.

Живо по зондам, в погоню за связями

Бесконтактной атомно-силовая микроскопия стала в 1998 году благодаря работам ученика Биннига - Франца Йозефа Гиссибла. Именно он предложил использовать в качестве кантилевера кварцевый эталонный генератор стабильной частоты. Спустя 11 лет исследователи из лаборатории IBM в Цюрихе предприняли еще одну модификацию бесконтактного АСМ: роль зонда-сенсора выполнял не острый кристалл алмаза, а одна молекула - монооксид углерода. Это позволяло перейти к субатомному разрешению, что и продемонстрировал Лео Гросс из цюрихского отдела IBM. В 2009 году с помощью АСМ он сделал видимыми уже не атомы, а химические связи, получив достаточно четкую и однозначно читаемую «картинку» для молекулы пентацена (рис. 3; Science , 2009, 325, 5944, 1110–1114, doi: 10.1126/science.1176210 ).

Убедившись, что с помощью АСМ можно увидеть химическую связь, Лео Гросс решил пойти дальше и применить атомно-силовой микроскоп для измерения длин и порядков связей - ключевых параметров для понимания химической структуры, а следовательно, и свойств веществ.

Напомним, что различие в порядках связей указывает на разные значения электронной плотности и различные межатомные расстояния между двумя атомами (говоря проще, двойная связь короче одинарной). В этане порядок связи углерод-углерод равен единице, в этилене - двум, а в классической ароматической молекуле - бензоле - порядок связи углерод-углерод больше единицы, но меньше двух, и считается равным 1,5.

Определить порядок связи гораздо сложнее при переходе от простых ароматических систем к плоским или объемным поликонденсированным циклическим системам. Так, порядок связей в фуллеренах, состоящих из конденсированных пяти- и шестичленных углеродных циклов, может принимать любое значение от единицы до двух. Та же самая неопределенность теоретически присуща и полициклическим ароматическим соединениям.

В 2012 году Лео Гросс совместно с Фабианом Моном показал, что атомно-силовой микроскоп с металлическим бесконтактным зондом, модифицированным монооксидом углерода, может измерять различия в распределении зарядов у атомов и межатомные расстояния - то есть параметры, ассоциированные с порядком связи (Science , 2012, 337, 6100, 1326–1329, doi: 10.1126/science.1225621 ).

Для этого они изучили два типа химических связей в фуллерене - связь углерод-углерод, общую для двух шестичленных углеродсодержащих циклов фуллерена С 60 , и связь углерод-углерод, общую для пяти- и шестичленного циклов. Атомно-силовой микроскоп показал, что при конденсации шестичленных циклов образуется связь более короткая и с большим порядком, чем при конденсации циклических фрагментов C 6 и C 5 . Изучение же особенностей химического связывания в гексабензокоронене, где вокруг центрального цикла C 6 симметрично расположено еще шесть циклов C 6 , подтвердило результаты квантово-химического моделирования, согласно которым порядок связей С-С центрального кольца (на рис. 4 буква i ) должен быть больше, чем у связей, объединяющих это кольцо с периферийными циклами (на рис. 4 буква j ). Сходные результаты получили и для более сложного полициклического ароматического углеводорода, содержащего девять шестичленных циклов.

Порядки связей и межатомные расстояния, конечно же, интересовали химиков-органиков, но важнее это было тем, кто занимался теорией химической связи, предсказанием реакционной способности и изучением механизмов химических реакций. Тем не менее и химиков-синтетиков, и специалистов по изучению структуры природных соединений ждал сюрприз: оказалось, что атомно-силовой микроскоп можно применять для установления структуры молекул точно так же, как ЯМР или ИК-спектроскопию. Более того, он дает однозначный ответ на вопросы, с которыми эти методы не в состоянии справиться.

От фотографии к кинематографу

В 2010 году все тот же Лео Гросс и Райнер Эбел смогли однозначно установить строение природного соединения - цефаландола А, выделенного из бактерии Dermacoccus abyssi (Nature Chemistry , 2010, 2, 821–825, doi: 10.1038/nchem.765). Состав цефаландола А установили ранее с помощью масс-спектрометрии, однако анализ спектров ЯМР этого соединения не давал однозначного ответа на вопрос о его структуре: возможны были четыре варианта. С помощью атомно-силового микроскопа исследователи сразу же исключили две из четырех структур, а из двух оставшихся правильный выбор сделали, сравнив результаты, полученные благодаря АСМ и квантово-химическому моделированию. Задача оказалась непростой: в отличие от пентацена, фуллерена и короненов, в состав цефаландола А входят не только атомы углерода и водорода, кроме того, у этой молекулы нет плоскости симметрии (рис. 5) - но и такую задачу удалось решить.

Еще одно подтверждение того, что атомно-силовой микроскоп можно использовать как аналитический инструмент, получили в группе Оскара Кустанца, в то время работавшего в инженерной школе Университета Осаки. Он показал, как с помощью АСМ различить атомы, отличающиеся друг от друга гораздо меньше, чем углерод и водород (Nature , 2007, 446, 64–67, doi: 10.1038/nature05530). Кустанц исследовал поверхность сплава, состоящего из кремния, олова и свинца с известным содержанием каждого элемента. В результате многочисленных экспериментов он выяснил, что сила, возникающая между острием зонда АСМ и разными атомами, различается (рис. 6). Так, например, самое сильное взаимодействие наблюдалось при зондировании кремния, а самое слабое - при зондировании свинца.

Предполагается, что в дальнейшем результаты атомно-силовой микроскопии для распознавания отдельных атомов будут обрабатываться так же, как результаты ЯМР, - по сравнению относительных величин. Поскольку точный состав иглы датчика трудно контролировать, абсолютное значение силы между датчиком и различными атомами поверхности зависит от условий эксперимента и марки устройства, а вот отношение этих сил при любом составе и форме датчика остается постоянным для каждого химического элемента.

В 2013 году появились первые примеры использования АСМ для получения изображений отдельных молекул до и после химических реакций: создается «фотосет» из продуктов и полупродуктов реакции, который потом можно смонтировать своего рода документальный фильм (Science , 2013, 340, 6139, 1434–1437; doi: 10.1126/science.1238187 ).

Феликс Фишер и Майкл Кромми из Университета Калифорнии в Беркли нанесли на поверхность серебра 1,2-бис[(2-этинилфенил)этинил]бензол , получили изображение молекул и нагрели поверхность, чтобы инициировать циклизацию. Половина исходных молекул превратилась в полициклические ароматические структуры, состоящие из конденсированных пяти шестичленных и двух пятичленных циклов. Еще четверть молекул образовала структуры, состоящие из четырех шестичленных циклов, связанных через один четырехчленный цикл, и двух пятичленных циклов (рис. 7) . Остальными продуктами были олигомерные структуры и, в незначительном количестве, полициклические изомеры.

Такие результаты дважды удивили исследователей. Во-первых, в ходе реакции образовалось всего лишь два главных продукта. Во-вторых, удивление вызвала их структура. Фишер отмечает, что химическая интуиция и опыт позволяли нарисовать десятки возможных продуктов реакции, однако ни один из них не соответствовал тем соединениям, которые образовывались на поверхности. Возможно, протеканию нетипичных химических процессов способствовало взаимодействие исходных веществ с подложкой.

Естественно, что после первых серьезных успехов в изучении химических связей некоторые исследователи решили применить АСМ для наблюдения более слабых и менее изученных межмолекулярных взаимодействий, в частности водородной связи. Однако в этой области работы еще только начинаются, а результаты их противоречивы. Так, в одних публикациях сообщается, что атомно-силовая микроскопия позволила наблюдать водородную связь (Science , 2013, 342, 6158, 611–614, doi: 10.1126/science.1242603), в других утверждают, что это всего лишь артефакты, обусловленные конструкционными особенностями прибора, а экспериментальные результаты нужно интерпретировать аккуратнее (Physical Review Letters , 2014, 113, 186102, doi: 10.1103/PhysRevLett.113.186102 ). Возможно, окончательный ответ на вопрос, можно ли наблюдать водородные и другие межмолекулярные взаимодействия с помощью атомно-силовой микроскопии, будет получен уже в этом десятилетии. Для этого необходимо еще хотя бы в несколько раз повысить разрешение АСМ и научиться получать изображения без помех (Physical Review B , 2014, 90, 085421, doi: 10.1103/PhysRevB.90.085421 ).

Синтез одной молекулы

В умелых руках и СТМ и АСМ превращаются из приборов, способных изучать вещество, в приборы, способные направленно изменять строение вещества. С помощью этих устройств уже удалось получить «самые маленькие химические лаборатории», в которых вместо колбы используется подложка, а вместо молей или миллимолей реагирующих веществ - отдельные молекулы.

Например, в 2016 году международная группа ученых во главе с Такаси Кумагаи использовала бесконтактную атомно-силовую микроскопию для перевода молекулы порфицена из одной ее формы в другую (Nature Chemistry , 2016, 8, 935–940, doi: 10.1038/nchem.2552). Порфицен можно рассматривать как модификацию порфирина, во внутреннем цикле которого содержится четыре атома азота и два атома водорода. Колебания зонда АСМ передавали молекуле порфицена достаточно энергии для переноса этих водородов от одних атомов азота к другим, и в результате получалось «зеркальное отражение» этой молекулы (рис. 8).

Группа под руководством неутомимого Лео Гросса также показала, что возможно инициировать реакцию отдельно взятой молекулы, - они превратили дибромантрацен в десятичленный циклический диин (рис. 9; Nature Chemistry , 2015, 7, 623–628, doi: 10.1038/nchem.2300 ). В отличие от Кумагаи с соавторами, они использовали сканирующий туннельный микроскоп для активации молекулы, а за результатом реакции следили с помощью атомно-силового микроскопа.

Комбинированное применение сканирующего туннельного микроскопа и атомно-силового микроскопа позволило даже получить молекулу, которую невозможно синтезировать с помощью классических приемов и методов (Nature Nanotechnology , 2017, 12, 308–311, doi: 10.1038/nnano.2016.305 ). Это триангулен - нестабильный ароматический бирадикал, существование которого было предсказано шесть десятилетий назад, но все попытки синтеза были неудачными (рис. 10). Химики из группы Нико Павличека получили искомое соединение, оторвав от его прекурсора два атома водорода с помощью СТМ и подтвердив синтетический результат с помощью АСМ.

Предполагается, что число работ, посвященных применению атомно-силовой микроскопии в органической химии, еще будет расти. В настоящее время все больше ученых пытаются повторить на поверхности реакции, хорошо знакомые «растворной химии». Но, возможно, химики-синтетики начнут воспроизводить в растворе те реакции, которые были первоначально осуществлены на поверхности с помощью АСМ.

От неживого - к живому

Кантилеверы и зонды атомно-силовых микроскопов можно применять не только для аналитических исследований или синтеза экзотических молекул, но и для решения прикладных задач. Уже известны случаи использования АСМ в медицине, например для ранней диагностики рака, и здесь пионером выступает тот самый Кристофер Гербер, который приложил руку к разработке принципа атомно-силовой микроскопии и созданию АСМ.

Так, Герберу удалось научить АСМ определять точечную мутацию рибонуклеиновой кислоты при меланоме (на материале, полученном в результате биопсии). Для этого золотой кантилевер атомно-силового микроскопа модифицировали олигонуклеотидами, которые могут вступать в межмолекулярное взаимодействие с РНК, а силу этого взаимодействия все также можно измерить за счет пьезоэффекта. Чувствительность сенсора АСМ настолько велика, что его уже пытаются применить для изучения эффективности популярного метода редактирования геномов CRISPR-Cas9. Здесь воедино объединяются технологии, созданные разными поколениями исследователей.

Перефразируя классика одной из политических теорий, можно сказать, что мы уже сейчас видим безграничные возможности и неисчерпаемость атомно-силовой микроскопии и вряд ли в силах представить, что ждет нас впереди в связи с дальнейшим развитием этих технологий. Но уже сегодня сканирующий туннельный микроскоп и атомно-силовой микроскоп дают нам возможность увидеть атомы и прикоснуться к ним. Можно сказать, что это не только продолжение наших глаз, позволяющее заглянуть в микрокосм атомов и молекул, но и новые глаза, новые пальцы, способные прикоснуться к этому микрокосму и управлять им.

Куричьев Андрей

Учебно-исследовательская работа написана в рамках дополнительного изучения современного искусства. Тема очень интересна для данного возраста. Ученик предпринял попытку исследовать на своем уровне историю возникновения такого вида изобразительного искусства, как «фотография». Подросток отвечает на такие вопросы, как «Отражает ли фотография реальность объективно? Является ли фотография искусством? И почему после возникновения фотографии изобразительное искусство не перестало существовать?». Учеником был представлен свой проект, а также интересные результаты исследования подростков по данной теме, сделан анализ.

Работа читается легко и интересно, материал структурирован и изложен логично. Ученик подчеркнул актуальность темы, четко поставил цели и задачи исследования.

Основными положительными моментами работы являются:

Взгляд на фотографию, как вида изобразительного искусства с точки зрения подростка.
Приобретения учениками необходимых знаний по интересующим их вопросам, развития собственного мышления и дальнейшего самосовершенствования.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 10 г. Павлово

Отделение – гуманитарное

Секция - искусствоведческая

Работу выполнили:

Куричьев Андрей, 15 лет

обучающийся 9 «В» класса

Научный руководитель: Шитова Ольга Константиновна,

Учитель мировой художественной культуры

г. Павлово

февраль 2015г.

Ведение……………………………………………………………………..3
Основная часть………………………………………………………… .4-12

«Является ли фотография искусством?»

Рождение и смысл фотографии………………………………. ….4-6
Отражает ли фотография реальность объективно?…………………………………………….. …………7-8
Является ли фотография искусством? И почему после возникновения фотографии изобразительное искусство не перестало существовать?.........................................................…….8-9
Исследование……………………………………………………10-12

Заключение. Выводы……………………………………………………..12
Литература………………………………………………………………...13

Введение

В наше время все существует ради того,

чтобы окончиться фотографией.

Фотография мумифицирует время.

Анри Базен

Я думаю, что в отличие от традиционных видов искусства фотография имеет практическое применение. Она полезна во многих сферах человеческой жизни деятельности: в науке, в учебном процессе, в криминалистике (фотография мест преступления, оставленных улик и пр.), в рекламном бизнесе, при удостоверении личности, в дизайне и т.д. А если это так, то является ли фотография искусством?

Цель:

Выяснить, является ли фотография видом искусства?

Задачи:

Узнать историю рождения и смысл фотографии.
Выяснить, отражает ли фотография реальность объективно?
Выяснить, почему после возникновения фотографии изобразительное искусство не перестало существовать?

Моя гипотеза:

Фотография - понятие более широкое, чем фотоискусство: не всё, что снято на фотокамеру (как и кинокамеру), будет искусством.

Методы исследования

2. Основная часть

2.1. Рождение и смысл фотографии

Слово «фотография» с греческого переводится как «светопись». Свет – главный элемент создания образа в фотографии. Истоки техники фотографии лежат в оптическом феномене, известном с древности: если в небольшое отверстие камеры-обскуры (лат. «темная комната») попадает луч света, то на противоположной стенке появится перевернутое изображение освещенных предметов, находящихся под камерой.

Первым, кому удалось зафиксировать реальное изображение, был Нисефор Ньепс. Произошло это в 20-ые годы 19 века. Через несколько лет после опытов. Произошло это в 20-ые годы 19 века. Через несколько лет после опытов Ньепса Луи Жак Дагер получил фотографическое изображение, применив в кассете тонкую медную пластинку, покрытую слоем серебра. Эти пластинки получили название дагерротипов. В 1839 году французская Академия наук признала заслуги Дагера и сделала открытие французского ученого достоянием человечества.

1839 год – официальный год рождения фотографии.

Дагерротипы были единичными экземплярами, т. е с них нельзя было снять копии, а фотографирование, как известно, распадается на две операции, - получение негатива и изготовление позитива. Способ получения негатива открыл Фокс Тэбол в 1840 году.

С тех пор многое изменилось: появилась фотопленка, были разработаны технологии изготовления цветной фотографии, а не так давно возникла цифровая печать, основанная на электронной технике, преобразующей оптическое изображение в электрический сигнал.

Рождение фотографии нельзя объяснить только развитие техники.

30-40 годы 19 века знаменуют собой рождение такого направления в искусстве, как критический реализм. Одним из постулатов реализма можно сформулировать так: любое человеческое начало абсолютно. Наличие у каждого человека своей фотографии (пусть хотя бы в паспорте) доказывает, что каждый из нас по факту жизни равен друг друга. Фотография утверждает нашу причастность в жизни и вечности.

В произведениях реализма человеческая жизнь рассматривается в историческом контексте (герой всегда дан в соотнесении с эпохой).

Внимание к быту, деталям – все это характеризует и реалистическое произведение, и фотографию.

Фотография является хранительницей прошлого: мы изучаем исторические эпохи, жизнь семьи и т.п. по фотографиям. Р. Арнхейм так сформулировал родовые свойства фотографии: «Неразрывно связанная с физической природой ландшафта и человеческих поселений, с животным и человеком, с нашими подвигами, страданиями и радостями, фотография наделена привилегией помогать человку изучать себя. Расширить и сохранить свой опыт, обмениваться жизненно необходимыми сообщениями…» (Арнхейм Р. Новые очерки по психологии искусства. – М., 1994, с.132).

2.2. Отражает ли фотография реальность объективно?

Изучая разные источники, я узнал, что ученые по-разному оценивает реалистический потенциал фотографии. Например, французский ученый А. Базен утверждал, что фотографическое изображение предмета «и есть сам этот предмет». Фотография, по мнению исследователя, объективна, так как «между предметом и его изображением не стоит ничего, кроме другого предмета… Все искусства основываются на присутствии человека, и только в фотографии мы можем наслаждаться его отсутствием. Фотография воздействует на нас, как «естественный» феномен, как цветок или снежный кристалл…» (Базен А. Что такое кино? – М., 1972. – с.44). Эстетические возможности фотографии заключены в раскрытии реального, которое выступает напрямую без вербальных и иных искусственных посредников. Объектив фотокамеры «освобождает предмет от привычных представлений и предрассудков», а кинематограф «предстает перед нами как завершение фотографической объективности во временном измерении… Впервые изображение вещей становится также изображением их существования во времени…» (Базен А., с.45).

Есть и противоположная точка зрения. «Все мы знаем, - пишет Ю.М. Лотман, - как непохожи, искажающи бывают фотографии. Чем ближе мы знаем человека, тем больше несходства обнаруживаем в фотографиях. Для каждого человека, лицо которого нам действительно знакомо, мы предпочтем портрет хорошего художника равной ему по мастерству фотографии. В нем мы найдем больше сходства. Но если нам предоставят портрет и фотографию неизвестного нам человека и попросят выбрать более достоверные, мы, не колеблясь, остановимся на фотографии, таково обаяние «документальности» этого вида текста» (Лотман Ю.М. Об искусстве. – СПб., 2000. – с. 297).

Выводы: Данный опрос даёт нам понять, что большая часть(66.7%) считают, что фотография отражает реальность объективно, а оставшиеся

(33.3%) так не считают.

2.3. Является ли фотография искусством? И почему после возникновения фотографии изобразительное искусство не перестало существовать?

Многие снимки являются проходными, бытовыми, точнее сказать невыразительными, нехудожественными, то есть они представляют собой простое “копирование реальности”. Конечно, на наших домашних (вполне бытовых) фотографиях нам интереснее всего будет объект изображения: мы сами, наши близкие, любимые, друзья и т.д. Будут ли такие фотографии искусством? Для нас – без сомнения: сколько эмоций, воспоминаний они вызывают. А для других, чужих нам людей, будет ли интересен объект изображенный на нашем фото? Здесь уже сложнее.

Какие же условия необходимы для того, чтобы «копия, снятая с действительности», стала искусством? Видимо, те же, что и для всех остальных искусств. «Искусство… есть та единственная деятельность, которая отвечает задаче открытия, выражения и коммуникации личностного смысла деятельности, реальности» (Леонтьев А.Н. Избранные психологические произведения. – М., 1983. – с. 237).

Такие выдающиеся мастера XX века, как А.Ренгенер-Патч, А. Картье-Брессон, А. Родченко, Л. Махоли-Надь, Манн Рей и др. сделали фотографию исскуством.

Я провел эксперимент со своим другом: положил перед ним две фотографии.

При взгляде на них мой друг, опираясь на своё интуитивное чувство, определил одну как “художественную”, а другую как “нехудожественную”. На мой вопрос: “Почему он так заключил?” – последовал несколько неопределённый ответ: “Ну, это же видно, тут просто вид, который был перед фотоаппаратом, а здесь что-то добавлено, настроение какое-то, фотограф что-то хотел выразить, сказать от себя, передать, видите ли, какое то чувство…”

Я попробовал выразить эти мысли более определённым образом.

В производстве нехудожественной фотографии другом были названы два участника: пейзаж и фотоаппарат; в производстве художественной фотографии им были названы три участника: пейзаж, аппарат, фотограф.

В первом случае фотография фиксировала автоматически то, что попадало в поле зрения объектива, во втором к реальному пейзажу, что-то добавлялось.

По сути дела, здесь названы те признаки, которые обычно называют выделяя отличительные черты искусства: наличие авторской субъективности, …внесение в изображаемый объект мысли, воссоздание объекта в связи с общим понимаем мира художником”. То есть, “став фактом искусства вещественный мир очеловечивается и одухотворяется, получает значение” (Лотман Ю., Цивьян Ю., Диалог с экраном, - Талин, 1994.- с 19-20.)

Фотографируя, мы вмешиваемся в окружающий ми, мы «вырезаем» из него от «кусок» действительности, который нам чем-то понравился, или просто нужен, или совпал с каким-то нашим переживанием, выразил какую-то мысль.

Разумеется, у фотографии как искусства свои выразительные средства. Когда мы рассматриваем фотографию, то обращаем внимание не только на сюжет, но и на план, ракурс, композицию кадра, свет, цвет. Творчески используя их, применяя ту или иную оптику, черно белую или цветную пленку, а сейчас еще и огромные возможности компьютера, мы можем по-своему интерпретировать объекты мира, создавать сложные художественные образы. Однако знание арсенала выразительных средств еще не гарантирует качественного художественного снимка. Как и в любом искусстве здесь нужно особое чутье, вдохновенье и вкус.

Первый опрос: Почему после возникновение фотографии изобразительное искусство не перестало существовать?

Выводы: На основе этого опроса я могу сделать вывод, что 84% опрошенных считает, что фотография стала одним из направлений изобразительного искусства, а 16 процентов считают, что фотография намного моложе изобразительного искусства и возможно вытеснит её в будущем.

Выводы: 32 процента опрошенных считают, что, для того чтобы стать хорошим фотографом нужно иметь самое современное и качественное оборудование, а 64 процента, считают всё же, что главное это не техника, а то кто ей пользуется.

Выводы: Этот вопрос остаётся спорным и для меня. Количество сторонников и противников использования фотошопа в фотографии поделилось на два одинаковых лагеря, и этот вопрос останется для нас не отвеченным.

Выводы: На основе этого опроса мы можем судить, что 80% респондентов считают, что фотография относится к искусству, 4 % ответили отрицательно, а 16% не знают ответа на этот вопрос. А как считаете вы?

Заключение

Моя гипотеза подтвердилась – фотография не всегда является искусством.

Все, кто любит фотографию, любуется шедеврами профессионалов, сам создаёт качественные, неповторимые работы и при этом не ставит перед собой цель продать своё творение – для того ответ очевиден: фотография – это искусство!!! А для тех, кто просто фотографирует для себя, для памяти, фотография – просто польза для жизни, необходимое условие.

Ну а я считаю, что на вопрос о том является ли фотография искусством или нет, пожалуй, столь же сложно найти ответ, как и на вопрос о смысле нашего существования. Некоторые считают, что если фотография нравится, и вам жаль, что её сделали не вы, то это искусство. Но, на мой взгляд, не всё то, что нравится – искусство, и напротив не всегда искусство должно нравится. Ведь красота и уродство, добро и зло - эти вещи неразрывны, поэтому они одинаково должны наполнять искусство. Если будем видеть только красоту, мы не будем её воспринимать. Зло и уродство также необходимы, как и кислород нашим легким. Люди мечтающие об абсолютном счастье скорее неправы, они не понимают что если бы не было войны, не было бы и мира, что они не знали бы о счастье не грамма, если бы не испытали горя. Сама жизнь была бы скучна, теряла бы всякий смысл. Гораздо интересней жить в мире, наполненном противоположностями, которые делают жизнь человека наиболее насыщенной и разнообразной.

Литература