К присуждению Юлии Ласкиной медали Бимана
T5N4
К присуждению Юлии Ласкиной медали Бимана
Focus Statement for Julia Laskin
Я польщен тем, что пишу эту короткую заметку, посвященную личной истории Юлии Ласкиной и некоторым ее научным достижениям. Юлия училась в школе и институте в родном Ленинграде (ныне Санкт-Петербург). Она закончила Ленинградский политехнический институт в 1990 г. с дипломом по физике.
После переезда в Израиль с мужем Александром и маленьким сыном Михаилом она продолжила обучение в аспирантуре. Александр и Юлия оба получили степень доктора философии в области физической химии в Иерусалимском университете Хибру в 1998 г. За выдающиеся результаты работы в аспирантуре в Израиле Юлия была отмечена премией Фонда Сары Вулф в 1995 г., премией за Отличие Израильского химического общества в 1996 г. и премией Фаркасского центра изучения процессов, вызываемых световым излучением в 1997 г. Вместе со своей наставницей, ныне покойной профессором Хавой Лифшиц и коллегами по совместным международным проектам она работала над некоторыми из наиболее сложных фундаментальных задач масс-спектрометрии. В число таких задач входило применение теории РРКМ для кинетики распада ионов среднего размера, в особенности молекулярного иона фуллерена С+ 60. К тому времени она показала выдающийся для молодого ученого результат, опубликовав около 20 статей в международных научных журналах.
Я был чрезвычайно рад тому, что Юлия пришла в мою научную группу в Университете штата Делавер после аспирантуры в 1998 г. Х. Лифшиц рекомендовала ее как как одну из самых ярких и наиболее продуктивных из многих ее аспирантов. К тому моменту мы в Делавере закончили значительную реконструкцию масс-спектрометра ионно-циклотронного резонанса (ИЦР) для развития программы изучения диссоциации ионов при ударе о поверхности. Этот прибор стал для Юлии идеальной базой для детального изучения процесса диссоциации сложных ионов. В числе ключевых параметров эксперимента масс-спектрометр ИЦР позволил наблюдать кинетику реакций с увеличеной по сравнению с другими типами масс-спектрометров и контролируемой задержкой между активацией и регистрацией продуктов диссоциации. Первой темой исследований стало количественное сравнение активации при столкновении ионов с молекулами в газовой фазе и с поверхностью. Сначала мы сравнивали картину диссоциации для относительно малых ионов, чьи термодинамические свойства и кинетика были хорошо изучены, и затем использовали эти базовые исследования в качестве руководства в изучении более сложных систем, для которых ни термохимия, ни кинетика не были известны [1–4].
В моей и Юлиной научной карьере произошли изменения, когда в 1999 г. я покинул Университет штата Делавер, чтобы стать первым директором вновь созданной Лаборатории молекулярных исследований окружающей среды имени У. Р. Уили (EMSL) в Тихоокеанской Северо-западной национальной лаборатории (PNNL). Лаборатория EMSL стала новым научным центром для совместных исследований Департамента энергетики и первым из подобных центров, созданных в первую очередь для теоретических и экспериментальных исследований явлений в химии, биологии и экологии. Я был счастлив, что Юлия приняла мое приглашение продолжить свою пост аспирантскую работу вместе со мной в PNNL, и перевести нашу научную программу в национальную лабораторию.
Юлия была основным членом группы разработчиков в создании значительно более совершенного тандемного ИЦР масс-спектрометра, который стал основой инструментальной платформы нашей группы в PNNL. В нем использовались источник ионизации электрораспылением, высокочастотная ионая воронка для максимизации ионного тока, квадрупольный масс фильтр для выбора ионов, камера столкновительного охлаждения и накопления ионов, а также вакуумный шлюз для введения и замены поверхностей [5]. За разработку этой системы и последующие публикации по этой теме Юлия получила в 2002 г. премию имени М.Т. Томпсона за выдающиеся достижения для пост-аспирантов. В 2003 г. она была назначена старшим научным сотрудником PNNL. В настоящее время она выполняет обязанности ведущего научного сотрудника по программе фундаментальных исследований в масс-спетрометрии, основанной нами в 2000 г.
Научная работа Юлии в PNNL сфокусирована на количественом изучении структурно-обусловленного распада пептидов − фундаментальной проблеме масс-спектрометрии для протеомики. В основе работы Юлии лежит сочетание строгого теоретического анализа задачи с тщательно спланированным экспериментом с использованием уникальных инструментов, с помощью которых можно измерять детали, напрямую связанные с молекулярными свойствами исследуемого вещества. В последние несколько лет ее теоретические модели активации ионов при ударе о поверхность были тщательно протестированы и откалиброваны в экспериментах. Применимость этих моделей к ряду молекулярных соединений позволило ей измерить критические энергии распада больших молекул с точностью, превышающей другие известные методы [6, 7].
Кроме того количественные измерения энтропии и энтальпии активации в этом общем классе реакций показали, что энтропия зачастую играет более важную роль в выборе канала реакции чем энергетика реакции [8]. Вклад энтропии в определении каналов свободной энергии часто игнорировался в научной литературе до того, как работы Юлии однозначно показали применимость кинетической модели РРКМ к реакциям этого очень важного класса сложных молекул. Ее исследования продемонстрировали первые количественные примеры, в которых сравнивалась относительная роль энергии активации и энтропии в таких процессах.
Юлия также открыла так называемый «ОСКОЛОЧНЫЙ» механизм, в котором распад происходит при ударе о поверхность, либо немедленно после него [9]. Этот резкий переход от распада, характеризующегося временной зависимостью к независящему от времени распаду, как следствие конкуренции между внутримолекулярным вибрационным охлаждением и распадом, был ожидаем с теоретической точки зрения, но экпериментально в прошлом не наблюдался. Для умеренных энергий столкновения «осколочный» механизм является доминирующим каналом для многих пептидов при распаде в результате столкновения с поверхностью. Часто такой тип распада более полно отражает структуру исходного пептида, в отличие от низкоэнергетичных каналов распада, реализуемых более медленными активационными методами.
Недавно Юлия расширила поле своих исследований ионно-поверхностных столкновений на класс ионов, которые не отлетают обратно в газовую фазу в виде активированных ионов после удара о поверхность, а захватываются поверхностью с последующими реакциями [10]. Для этого был создан новый прибор для нанесения ионов на поверхность, задействована характеризация структуры ионов на поверхности методом инфракрасной спектроскопии с Фурье преобразованием и освоено измерение кинетики захвата, десорбции и реактивности ионов, методом масс-спектрометрии вторичных ионов. Сочетание этих методов с мягким газофазным нанесением модифицированных пептидов на хорошо изученные самообразующиеся монослои с различными функциональными группами на конце молекулярной цепи уже выявило многие детали реактивного и нереактивного захвата ионов поверхностью, а также зависимость этих процессов от кинетической энергии ионов при нанесении на поверхность.
Научные достижения Юлии и ожидание ее будущих открытий привели к тому, что ее деятельность приобрела признание и была отмечена значительными наградами, включая высшую награду Департамента Энергетики − премию Отдела по науке для молодых ученых и инженеров и Президентскую премию для молодых ученых и инженеров в 2007 г., а также премию Отдела по науке Департамента энергетики для выдающихся научных руководителей в 2008 г. Все это − в дополнение к награждению ее в этом году Американским Обществом по масс-спектрометрии престижной медали Биманна за достижения в масс-спектрометрии, ежегодно присуждаемой самому выдаюшемуся молодому ученому в нашем поле деятельности. Ее научные успехи также отмечены этим выпуском журнала, а также запланированным в ближайшее время специальным выпуском Международного журнала по масс-спектрометрии.
Эти вполне заслуженные награды свидетельствуют одновременно о ее достижениях в настоящем и о том, что в будущем ее работа внесет большой вклад в наше понимание основ масс-спектрометрии. Для меня было большим везением работать в тесном контакте с Юлией в течении последних десяти лет, и я желаю ей всяческих успехов в ее будущих научных изысканиях.
С уважением,
Джин Х. Футрелл
Battelle Fellow and Chief Scientist
Fundamental & Computat ional Sciences
Directorate Pacific Northwest National Laboratory
