100-лет со дня рождения выдающегося ученого-кристаллографа, академика Б.К. Вайнштейна

10.07.2021

Борис Константинович родился в Москве в 1921 году, окончил там же среднюю школу, затем физический факультет МГУ, потом получил еще диплом инженера в Институте стали (все с отличием). В 1945 году, поступил в аспирантуру Института кристаллографии АН СССР. Здесь, в этом институте, и сосредоточилась творческая деятельность Б.К. Вайнштейна. В 1950 году защитил кандидатскую диссертацию, в 1955 году – диссертацию на степень доктора физико-математических наук, с 1959 года заведует созданной им лабораторией структуры белка, с 1962 года – директор института, в 1962 году избран в члены-корреспонденты АН СССР, с 1976 года – действительный член АН СССР. Итак, более 50 лет работы в Институте кристаллографии, из них почти 35 лет в должности директора.

В начале 50-х годов Борис Константинович опубликовал ряд работ (частично совместно со своим научным руководителем по аспирантуре профессором З.Г. Пинскером) по электронографическому структурному анализу гидратов хлоридов металлов и некоторых других структур. Вскоре он создал новую модель электронографа, которая производилась серийно и многие годы исправно служила советским электронографистам.

В докторской диссертации Борис Константинович получил ряд фундаментальных результатов по электронной дифракции на кристаллах, по геометрической теории расшифровки электронограмм всех типов, по кинематической и динамической теории интенсивностей рассеяния электронов, впервые рассчитал таблицы атомных факторов рассеяния для всех атомов. Он открыл метод синтеза Фурье потенциала, нашел закономерности распределения потенциала в пиках атомов с различным атомным номером (высоты пиков возрастают с атомным номером, но слабее, чем в рентгенографии). Эта особенность позволила легко определять положения легких атомов в присутствии тяжелых, в частности, впервые определить положение атомов водорода в ряде органических кристаллов, что в то время не удавалось сделать рентгенографически.

Борис Константинович Вайнштейн в общем виде рассмотрел строение и симметрию цепных молекул, принципы их взаимной укладки в агрегаты, теорию рассеяния на полимерах. Эти результаты были обобщены им в монографии «Дифракция рентгеновских лучей на цепных молекулах», признанной классической. Тогда же ему удалось получить решение ряда задач по структуре жидких кристаллов, при этом он использовал многие методы, развитые им для обычных кристаллов и полимеров, в том числе метод оптического симулирования. Под его руководством возникла отечественная школа изучения симметрии и структуры жидких кристаллов.

Вайнштейн разработал теорию анализа электронно-микроскопических изображений. Он нашел алгебраический метод восстановления трехмерной структуры объекта по его проекциям (А. Клуг и Д. Де Розье использовали для этого метод Фурье), затем предложил (1970) и другой подход, наиболее простой, – определение формы тела путем суммирования проектирующих функций (позже Борис Константинович выяснил, что этот метод можно усовершенствовать с помощью математического оператора, выведенного еще в 1916 году немецким математиком Радоном). С помощью этой теории было определено (совместно с A.M. Михайловым) строение многих бактериальных вирусов и крупных белков. Вместе с Н.А. Киселевым Борис Константинович открыл трубчатые кристаллы глобулярных белков.

К концу 50-х годов у Вайнштейна появился интерес к биомолекулярной кристаллографии, что во многом определило его научную деятельность в последующие десятилетия. При этом Борис Константинович Вайнштейн решил не ограничиваться рентгеноструктурным анализом монокристаллов белков, а одновременно решил применить и электронную микроскопию, и дифракцию электронов, а также изучать строение биополимеров в растворе. Это создало уникальный набор структурных методов анализа биологических объектов в одной лаборатории. Позже из лаборатории Вайнштейна выделились как самостоятельные лаборатории электронной микроскопии (Н.А. Киселев) и малоуглового рентгеновского рассеяния (Л.А. Фейгин).

Борис Константинович Вайнштейн и сотрудники созданной им лаборатории для изучения атомного строения биологических молекул и кристаллов за более чем 35 лет проделали громадную работу по созданию в нашей стране биохимической и кристаллографической школы белковой кристаллографии и определили с высоким разрешением трехмерную структуру многих белковых молекул: леггемоглобина, рибонуклеаз из различных источников, фосфорилазы, аспартатаминотрансферазы, неорганических пирофосфотаз, каталаз различного происхождения и многих других. Всего в лаборатории определена атомная структура около 30 белков и более 40 структур их модификаций (работы с Э.Г. Арутюняном, B.Р. Мелик-Адамяном, И.П. Курановой, Н.И. Сосфеновым, К.А. Поляковым, Г.Н. Тищенко и др.). На основании полученных результатов был объяснен механизм биологической активности ряда из них.

Став в 1962 году директором Института кристаллографии, Борис Константинович наметил стратегическую цель создания триединой науки о структуре, образовании и свойствах кристаллов – науки, которая не только объединила эти направления, но и создала методы предсказания свойств и управления ростом кристаллов, исходя из их идеальной и реальной структуры. Именно в таком глубоком слиянии различных подходов к изучению кристаллов виделся Вайнштейну путь становления современной и будущей кристаллографии.

Продолжая традиции А.В. Шубникова, он стремился как можно шире использовать физический подход к проблемам кристаллографии. Он принял активное участие в решении актуальных проблем синтеза кристаллов для новой техники и исследования их физических свойств. В 60-х годах под его руководством были получены первый отечественный лазерный рубин и другие кристаллы для квантовой электроники. В 70-х годах под руководством Вайнштейна была решена проблема автоматического рентгеновского определения атомной структуры кристаллов с передачей ЭВМ многих этапов этого процесса.

По инициативе и под руководством Бориса Константиновича Вайнштейна им и группой сотрудников института была написана четырехтомная энциклопедия «Современная кристаллография» (1979-1981 гг.), изданная также и на английском языке.

В школе Вайнштейна выросли многие исследователи практически во всех областях кристаллографии. Некоторые из них стали в свою очередь руководителями отдельных направлений этой науки.

Борис Константинович Вайнштейн был одним из ведущих организаторов науки в нашей стране. Как заместитель академика-секретаря Отделения общей физики и астрономии Российской академии наук и председатель Научного совета РАН по физике кристаллов он координировал проводимые в стране исследования в этой области науки, под его руководством были проведены многие симпозиумы, конференции и конгрессы по кристаллографии. Борис Константинович был награжден орденами Ленина, Октябрьской революции, дважды – Трудового Красного Знамени, медалями.

Он также являлся главным редактором журнала «Кристаллография», членом редакционных коллегий ряда других отечественных и зарубежных научных журналов.

Многосторонняя научная деятельность Вайнштейна получила широкое международное признание. Он многократно выступал на международных форумах, был в течение многих лет членом Исполкома Международного союза кристаллографов и его вице-президентом. В 1989 году Борис Константинович был удостоен высшей отечественной награды по кристаллографии – премии им. Е.С. Федорова, а в 1990 году – высшей международной кристаллографической награды – премии им. Эвальда.

Борис Константинович являлся членом ряда иностранных научных обществ: Немецкой академии «Леопольдина», Академии наук Польши, Барселонской академии, он также являлся почетным доктором и Стокгольмского университета, университетов Йорка и Киля, почетный член Венгерского физического общества, членом Института наук Каталонии.

Более 50 лет Борис Константинович Вайнштейн посвятил поискам новых путей изучения атомной и молекулярной структуры вещества, исследовал связь структуры и свойств кристаллов, строения и функций биологически активных соединений. Он получил фундаментальные результаты во многих областях приложения дифракции рентгеновского излучения и электронов для анализа пространственной структуры вещества. Его работы посвящены электронографии, рентгеноструктурному анализу, электронной микроскопии, теоретическим и экспериментальным методам анализа атомного строения конденсированных фаз и охватывают широкий круг исследований симметрии, свойств и роста кристаллов.

Широта научных интересов, соединение в одном лице способностей физика и математика, экспериментатора и инженера; умение глубоко прочувствовать, ясно формулировать и решать научные задачи во многих разделах физики твердого тела, структурной химии, молекулярной биологии; понимание прикладных проблем кристаллографии и кристаллофизики; организаторские способности – все это вместе характеризует уникальную индивидуальность Бориса Константиновича как ученого.