220 лет Казанскому университету: ученый объяснил, как совершаются открытия

– Айрат Маратович, Казанская химическая школа не только одна из старейших в России, но и одна из самых авторитетных. Как Вы считаете, почему?

– Думаю, что это определяется одновременно несколькими факторами. Прежде всего, это сильные научные традиции, бережно передаваемые из поколения в поколение. Это глубокие фундаментальные знания ее представителей и базовые элементы научной этики, среди которых, например, отсутствие толерантности к подтасовке экспериментальных данных. Важный фактор – наличие финансирования. Химия – экспериментальная наука и не может существовать без хорошей приборной базы. В 1990-е и начале 2000-х наука переживала трудные времена. Огромную позитивную роль сыграло получение Казанским университетом статуса федерального вуза. За счет выделенных тогда средств было произведено просто фантастическое переоснащение приборной базы. Сейчас положительную роль играют молодежные гранты РНФ. Более 70 процентов активных исследователей в Химическом институте КФУ сегодня моложе 40 лет, и это прекрасно! Ну и, наконец, третий фактор, звездное прошлое Казанской химической школы, тоже играет определенную роль. Когда приводишь гостей (российских и зарубежных) в Музей Казанской химической школы, то видишь их восторг. Не каждый вуз может похвастаться тем, что у них работали и совершали открытия такие выдающиеся химики, как Бутлеров, Клаус, Зинин, Марковников.

– Какие современные исследования и разработки химиков КФУ, на Ваш взгляд, можно назвать прорывными?

– Если говорить о выходе на реальное производство, то здесь можно отметить научную деятельность группы под руководством профессора кафедры физической химии Александра Адольфовича Ламберова, которая занимается катализаторами для нефтехимической промышленности, и директора НОЦ фармацевтики Юрия Григорьевича Штырлина, который работает над запуском в производство новых лекарственных средств. Активные исследования в институте проводятся в области суперконструкционных полимерных материалов под руководством Игоря Сергеевича Антипина, а также в области специальных полимеров, над созданием которых работает группа во главе с Андреем Владимировичем Галухиным. Лидирующие позиции занимает группа Тимура Рустемовича Гимадиева в хемоинформатике, сочетающей в себе возможности искусственного интеллекта и тонкого органического синтеза. Новые, ранее неизвестные свойства веществ и материалов открываются при их нагревании со скоростью миллион градусов в секунду в лаборатории сверхбыстрой калориметрии, которой заведует Тимур Анварович Мухаметзянов. Высокоэффективные препараты для ветеринарии создаются в группе Ирины Васильевны Галкиной. В следующем году выйдет спецвыпуск авторитетного журнала, посвященный получившим всемирное признание работам профессора Бориса Николаевича Соломонова в области термодинамики растворов.

– Вы несколько лет подряд входите в рейтинг самых цитируемых ученых мира. В чем секрет такого пристального внимания к вашим работам? Чему они посвящены?

– Если коротко, то я в 2010-2014 годах занимался очень перспективным в то время направлением – графеном и его производными. Тогда большинство исследователей, работавших в этой области, с разной степенью успешности старались «превратить» оксид графена в графен. Меня же в большей степени интересовали фундаментальные аспекты этого загадочного материала, такие как его тонкая химическая структура, механизм образования, химизм реакций. Мне посчастливилось написать несколько знаковых работ в этой области, они вызвали большой интерес у коллег по всему миру, и потому они до сих пор высоко цитируются. Продолжаю заниматься графеном и сейчас.

– Как удается постоянно совершать научные открытия? Расскажите о самых важных из них.

– Сложный вопрос. Чтобы делать открытия в экспериментальной химии, нужно, во-первых, любить то, чем занимаешься, и, во-вторых, иметь наблюдательность и пытливый ум. Очень часто химики просто выливают содержимое колбы в раковину, если там не то, что они ожидали увидеть. А в ней частенько как раз самое интересное и находится. Почему там не то, что ты ожидал? Значит, процесс идет по новому, не известному ранее пути, а это, по сути, и есть открытие. Нужно только уметь это увидеть.

Очень важно «зажечь» коллектив НИЛ, направить исследования в правильное русло. Последнее открытие, которое я сделал своими руками, относится к 2019 году: тогда я просто дозированно пронитровал (подверг реакции, приводящей к замещению в органических соединениях водорода нитрогруппой. – Ред.) хлопок для его использования в колоночной хроматографии с целью сортировки углеродных нанотрубок на полупроводниковые и металлические. Не могу даже объяснить, почему я тогда решил попробовать именно такой способ модификации хлопка, но он удивительным образом сработал. Важно отметить, что это был только первый эксперимент, дальнейшая оптимизация процесса – результат слаженной работы всего коллектива лаборатории, значительную часть которой выполнил инженер НИЛ «Перспективные углеродные наноматериалы» Тимур Хамидуллин.

Хочу рассказать об интересной разработке, которая пока не нашла своего применения: изготовление композита перовскитов в полимерной матрице. Здесь моя роль заключалась только в том, чтобы задать научное направление. Сама же идея синтеза перовскитов непосредственно в экструдере, выдавливающем полимерную нить, принадлежит научному сотруднику НИЛ «Модульные системы на основе металлсодержащих полимеров с бифункциональной активностью терапевтический агент/вектор для адресной доставки лекарственного средства» Александру Солодову. Он осуществил и оптимизацию процесса. К тому же было продемонстрировано использование экструдируемой нити в виде филамента в 3D-печати.

Не могу не рассказать о недавнем открытии: мы с сотрудниками расшифровали инфракрасный спектр оксида графена. Результаты исследования представлены в нашей статье, опубликованной в журнале Carbon в этом году. Удивительно, но факт, что начиная с 1955 года, когда был опубликован первый инфракрасный спектр оксида графена, в литературе значительная часть спектра интерпретировалась неверно. И вот мы предлагаем миру нашу интерпретацию спектра, причем убедительно это обосновывая. Это действительно открытие, причем интересное для широкой научной общественности всего мира. Эта работа, думаю, будет активно цитироваться, но это не главное. Когда получаешь такие результаты, несомненно, чувствуешь огромный драйв, получаешь стимул к дальнейшим исследованиям. Нужно отметить, что в этом исследовании я опять-таки играл исключительно роль научного консультанта, а основные эксперименты были выполнены старшим научным сотрудником нашей лаборатории Василием Брусько.

– Лаборатория, сотрудником которой вы являетесь, занимается созданием материалов для зеленой энергетики. Что в КФУ уже сделано в этой области и какой, на Ваш взгляд, должна быть зеленая энергетика в России?

– Когда говорят о зеленой энергетике, то имеют в виду безуглеродную, где энергия вырабатывается способом, не связанным со сжиганием ископаемого топлива. Честно говоря, я совершенно не уверен, что фиксируемое в последнее время потепление климата на нашей планете связано с антропогенным фактором. Это, впрочем, не значит, что альтернативной энергетикой не нужно заниматься. Запасы углеводородов на нашей планете все же не бесконечны. В этом отношении водородная энергетика представляет собой одно из перспективных направлений, особенно для России. Дело в том, что у нас в стране имеется или может быть произведено огромное количество водорода по относительно экологичным и экономичным технологиям. Если научиться этот водород эффективно хранить, транспортировать и превращать в электричество, будет очень здорово. В КФУ активно работают над решением двух первых задач. Мы, пожалуй, единственные, кто работает над третьей задачей.

– Какая научная проблема сейчас занимает Вас больше всего?

– Разработка эффективных катализаторов для водородной энергетики плюс некоторые фундаментальные вопросы химии оксида графена.

– Назовите главные задачи, стоящие перед нашими химиками.

– Современная наука глубоко междисциплинарна. Химия, наряду с другими дисциплинами, будет заниматься решением важных задач, стоящих перед человечеством. Химикам предстоит создавать материалы, используемые в тех или иных сферах. Биомедицине требуются искусственные ткани, лекарственные средства, нужны и способы их адресной доставки. Чтобы человечество не погрязло в отходах, необходимо синтезировать биоразлагаемые полимеры (и другие материалы), из которых можно делать упаковку. Тогда и проблему загрязнения микропластиком мирового океана, стоящую сейчас очень остро, можно будет решить. Кроме того, нужны будут материалы для альтернативной энергетики (их созданием занимается наша научная группа), конструкционные материалы, новые материалы для нелинейной фотоники и суперкомпьютеров. Работы у химиков будет много!

Лариса Бусиль
Фото: пресс-служба КФУ

#Люди в современной науке_КФУ