Версия для печати
Вернуться к списку

РОССИЙСКИМ МОЛОДЫМ УЧЕНЫМ И СТУДЕНТАМ ВРУЧЕНЫ МЕДАЛИ И ПРЕМИИ РАН

После традиционного фотографирования на ступеньках исторического здания Российской академии наук победители дали микроинтервью.

Станислав Чурсин, студент пятого курса Физическо-технического института Национального исследовательского Томского политехнического университета, получивший медаль Российской академии наук и денежную премию по итогам конкурса 2014 года за цикл работ «Физико-технические основы иммобилизации радиоактивных отходов в минералоподобные и керамические матричные материалы методом СВС»:

— Наука для меня приносит удовольствие, хочется сделать новое открытие, помочь человечеству, улучшить жизнь. Но, чтобы получить удовольствие — для этого мига надо долго работать, на решение какой-то, кажущейся непосильной, задачи уходит много времени, уже руки опускаются, кажется — все кончено, а когда получаешь решение, это и есть настоящее удовольствие. Сегодня как раз один из этих мигов — работа признана. Считаю, у российской науки есть большое будущее, потому что у нее есть большой потенциал, хорошая школа, есть взрослые коллеги, у которых есть чему поучиться.

Константин Пустовалов, студент второго курса магистратуры Геолого-географического факультета Национального исследовательского Томского государственного университета, получивший медаль и премию вместе со Станиславом Чурсиным за тот же цикл работ:

— Работаю в Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. Меня в науке привлекает то, что я занимаюсь интересным мне делом, для большинства людей работа является обязанностью, а для меня это удовольствие — разобраться в тематике, которой я занимаюсь. Целыми днями разбираешься в каких-то нестыковках в своей работе и вдруг приходит «эврика», ты находишь ту связующую нить, которой не хватало и которую ты пытался найти в течение длительного времени. Такие минуты приносят счастье. Я желал бы как ученый работать только в России, мне кажется, что, во-первых, это обязанность, поскольку я родился в России и должен служить на благо своей страны и, во-вторых, коллектив, в котором я сейчас работаю, ученые — это специалисты высокого уровня и приятно с ними работать, менять работу на какую-то другую я бы не хотел. У Академии наук идут реформы, но нужно надеяться на лучшее, нужно пытаться что-то изменить к лучшему, надо стимулировать, чтобы молодежь шла в науку. Я планирую параллельно преподавать в Университете и когда стану преподавателем, буду всемерно поддерживать желание студентов идти в науку.

Сергей Фирстов, кандидат физико-математических наук из Научного центра волоконной оптики РАН, получивший медаль Российской академии наук и денежную премию по итогам конкурса 2014 года за цикл научных работ «Разработка эффективных висмутовых волоконных лазеров и усилителей для спектральной области 1280-1775 нм»:

— В науке интересно, а все остальные области человеческой деятельности — обыденные, в бизнесе, конечно, денег больше, но для меня деньги не столь важны, а важно заниматься интересными проблемами и постоянно совершенствоваться. А в бизнесе скучно и мозг становится тупее. В научном поиске бывают минуты, когда хочется ликовать, радоваться и плясать, когда получаешь тот результат, который так долго ждал. Не из какой лаборатории мира я не хотел бы получать приглашение работать, потому что меня вполне устраивает страна Россия, денег мне хватает, по крайней мере, на данный момент, словом, мне здесь нравится. Я думаю, что у российской науки есть будущее, даже, несмотря на проводимые реформы — все равно, Российская академия наук жила и будет жить!

Традиционно на мероприятиях Академии наук обязательно делается научное сообщение. В этот раз после церемонии награждения научный доклад «Органическая химия XXI-го века» сделал член-корреспондент РАН Валентин Павлович Анаников, который всего пятнадцать лет назад здесь же, в этом зале получал медаль и премию для молодых ученых. Сейчас ему всего сорок лет. Строго говоря, спокойное название доклада не соответствовало амбициозной задаче, которую сам докладчик поставил перед собой: поразить и даже сразить присутствующих картиной стремительных изменений в органической химии за последние двадцать лет. И это ему удалось полностью. Вот краткое изложение его доклада.

Ученые-химики предыдущего поколения помнят, что считалось величайшим достижением, если есть химическая реакция, названная именем ученого — он, действительно, прожил жизнь не зря. Почему же сейчас те, кто поступают в аспирантуру, вовсе не хотят открывать никаких именных реакций? Все дело в колоссальных изменениях, которые происходят в органической химии (сходные процессы идут и в других науках), а начались они в 50-е годы ХХ века «тихой революцией», которая изменила химию.

Вот некоторые численные показатели, которые характеризуют скорости изменений. Все, что нас окружает — это сложные молекулярные соединения. В 1999 году число известных химических соединений было примерно 19 миллионов. 70% из них — органические молекулы, и это молекулы с паспортом, которые занесены в базу данных. Через 15 лет число известных химических соединений превысило 87 (sic!) миллионов. Т.е. фактически синтезировалось 12 тыс. молекул в день, причем каждая из них также получила свой паспорт. В области органической химии издается примерно сто выпусков журналов в месяц с хорошим импакт-фактором, в них публикуется в месяц около 2500 статей. Раньше открывали всего пятьсот реакций за 20-30 лет развития науки химии, а сейчас столько открывают в год, и потому их уже не делают именными. Для примера, в течение одного только месяца — января 2015 года — вышло около 70 тысяч статей только по палладиевым катализаторам.

Тут следует сделать актуальную оговорку: по количеству статей Web of science и интенсивности цитирования можно оценить, как активно развивается наука, так что здесь числовые показатели работают очень хорошо. Но когда по этим данным начинают оценивать результативность работы отдельных ученых, получаются серьезные искажения, ибо значимость — особенно долгосрочная — той или иной работы далеко не всегда коррелирует со текущими наукометрическими показателями. Так что от этих последних порой вреда не меньше, чем пользы.

Но вернемся к катализаторам. Каталитические реакции позволяют нам собирать молекулы в блоки и существуют промышленные процессы на основе таких реакций. Даже сложные молекулы шаг за шагом собираются из стандартных блоков. Химия стандартизовала сама себя. Появилось понятие «молекулярная сложность»: мы уже не синтезируем молекулу — это не интересно, мы синтезируем сразу молекулярную сложность. Очень похоже на конструктор Lego. Сборка сложной молекулы происходит примерно за двадцать шагов. Есть «золотые ключики», которые позволяют проводить только одно превращение, которое нам нужно. Чем сложнее молекула, тем сложнее ее изменить так, чтобы не исказить структуру в целом и таким образом не испортить молекулу — ведь все остальное тоже участвует в химической реакции.

Химики могут собрать сейчас практически любую молекулу — все, что вы можете нарисовать или придумать. В конце 2010-го года трем профессорам присуждена Нобелевская премия — американцу Ричарду Хеку, японцам Акире Судзуки и Эйити Негиси — как раз за эту фантастическую картинку: как собирать молекулярную сложность, каковы реакции модульного синтеза с помощью палладиевых катализаторов. Это открытие изменило менталитет химиков-органиков. Сейчас в каждом институте есть лаборатория, которая занимается данной тематикой.

Очередное сильное возмущение в химическую науку привнесли новые углеродные материалы — графен и материалы на его основе. Графен — двумерная плоская структура, из него можно «вырезать» молекулы нужной формы и получится нужное соединение.

Поменяли образ химических реакций, к которому мы все привыкли, и наноразмерные катализаторы. Чрезвычайно важным было изменение физико-химических методов. Известно, что измеряют характеристики молекул и выдают им тот самый паспорт с помощью спектрометров. Пока не зарегистрирован спектр, молекула как бы не существует, она не родилась. В 2000-х годах появились крио-датчики, появились новые чувствительные приборы. Двадцать лет назад масс-спектрометр по габаритам занимал большую комнату, а сегодня сигнал регистрируется всего на одном чипе, его микросхему можно просто заказать, ее вам сделают по чертежам, и детектор умещается в пространстве одного микрометра.

С небольшого пространства в 200 микрометров можно снять паспорт молекулы, т.е. молекул может быть очень-очень мало. Это — революционное нововведение: гиперчувствительность в спектральных измерениях, применение микроразмерной техники. Сравните: спектрометр — пять на два метра — весит пятнадцать тонн, плюс к нему огромное количество электроники. А вот другой спектрометр — три на полтора сантиметра — и весит он сто грамм. И тот, и другой выполняют функции регистрации спектров характеристик молекул.

А вот прибор 2009 года: масс-спектрометрический детектор, который по 1700 каналам определяет характеристики; динамический диапазон — 108, чувствительность ~100 ионов на канал.

Не за горами время, когда у нас появятся приборы, которые будут работать внутри колбы и определять характеристики — температуру, состав среды, ее вязкость, компоненты, будут снимать спектр. А по беспроводной сети сигнал будет передаваться на компьютер. Получается, что серьезный химический эксперимент проводится внутри одной колбы, при этом вычислительный блок будет находиться внутри обычного смартфона.

Посмотрим на процессы, которые пришли в химию из нанотехнологий. На фотографии в масштабе 200 нанометров можно увидеть каждую наночастицу, причем каждая точка —это одна органическая молекула. Когда на снимке присутствует всего 2225 молекул, фактически, выходит, что мы снимаем кино о том, как проходит химическая реакция, т.е. снимаем молекулярное кино. Можно увидеть, где реакция происходит быстрее, а где медленнее. Такие возможности нам дает комбинация электронной микроскопии с флуоресцентной микроскопией. Мы можем построить тепловую карту — чем больше красного цвета, тем быстрее химическая реакция. На одном из примеров мы видели, что 90% всей химической реакции проходило внутри одной маленькой наночастицы, а все остальные участки либо дают маленький вклад, либо не проявляют активности. Новые технические возможности дают нам ключ к созданию высокоэффективных катализаторов. А для человечества это — и материалы, и лекарства. К нам подходит революция в катализе.

Кстати, инновационный цикл в передовых странах — это всего 10-15 лет, т.е. если в 2007 году произведены первые инновационные разработки, то в 2017 году приборы появятся в наших лабораториях, нас ждет новый шаг, который еще более подхлестнет химическую науку. И руководителям научных организаций пора уже сейчас начинать искать деньги для таких приборов.

Мы понимаем, что нам нужно изменить логику всей нашей работы, и осознаем, что надо заново сформулировать, что такое органическая химия.

Представьте себе: 40 исследователей из 13 институтов РАН в течение года анализировали пятнадцать направлений химии, пытаясь вычленить суть, чтобы дать им точное определение. И совместно пришли к формулировке: органическая химия XXI века — это получение и преобразование сложных функционализированных молекул с атомарной точностью. Конкретизируем языком специалистов: сюда входит — абсолютная селективность, отсутствие побочных реакций, 100% выход, не нужна очистка, атом-экономичность, любое многообразие продуктов, отсутствие защитных групп, легкий выбор исходных соединений, универсальность. Словом, мы пришли к тому, что мы должны собирать молекулы — по атомам. Обращаю внимание: определение в таком виде еще нигде не звучало.

Химики-органики в большинстве своем еще продолжают находиться под воздействием стереотипа — что, мол, мы собираем молекулу из блоков. Увы, время блоков кончается. Возникает другая задача: как изменить молекулу в одной ее точке! И это сложнейшая задача, потому что при попытке изменить молекулу в одной ее точке, она меняется в других частях. Как изменить один участок, не затрагивая другие? Есть целая теория, как это рассчитать и потом исполнить. Химик-органик, чтобы заменить всего один атом, должен делать сложную молекулу, соответственно, с атомарной точностью, полностью контролируя ситуацию. Такая задача назрела, решение ее необходимо, и тот, кто разработает надежную методику, действительно, поменяет образ мысли химиков-органиков.

Есть еще ряд важнейших областей, стимулирующих развитие органической химии за последние 15 лет. Каждая, конечно же, требует особого научного сообщения, но неспециалисту будет трудно ее воспринимать из-за сложной терминологии и «депрессивных» [так выразился докладчик — Научная Россия] огромных химических формул, поэтому просто перечислим названия этих направлений: росс-сочетание, реакция Хека, С-Х сочетание (Pd).; NHC карбены, новые лиганды; метатезиз, Ru-катализаторы; асимметрический синтез, хиральные лиганды; новое поколение лекарственных препаратов; нанокатализаторы; совершенствование физико-химических методов; дешёвые катализаторы (Fe, Cu, Ni, и др.); органокатализ; катализ комплексами золота; С-Н функционализация; фторорганическая химия; фотокаталитические превращения; умные материалы, молекулярная электроника; биоразлагаемые материалы, биоразлагаемая электроника.

В общем, все это кардинально меняет менталитет химиков. К таким скоростям профессиональных изменений почти никто еще не готов. За последние двадцать лет стремительно изменился наш подход, наше восприятие химической науки. Что же предстоит в следующие двадцать лет?