«Наука в Сибири» N 7 (2792) от 17 февраля 2011 г.

РАЗ ИЗБРАННАЯ СТЕЗЯ Двое заслуженных сотрудников Института неорганической химии СО РАН — Станислав Васильевич Ларионов и Анатолий Васильевич Беляев — из числа тех, кто первыми поступили на службу в ИНХ, почти одновременно, 18 и 23 февраля, отмечают юбилеи. Им исполняется по 75 лет. Л. Юдина, «НВС»   1 сентября 1958 года поздним вечером сошли с тощими чемоданчиками на перрон вокзала г. Новосибирска двое друзей, окончивших химический факультет МГУ. В путевках значился институт, куда молодые специалисты Ларионов и Беляев направляются на работу, и должности — старшие лаборанты. Судьбы и устремления этих совершенно разных по характеру людей (Ларионов — уравновешенный, сдержанный, обстоятельный, Беляев — на первый взгляд, выдумщик, юморист, причем с жилкой авантюриста) в чём-то схожи. Станислав Васильевич родился на Урале, в поселке Верх-Нейвинск. Сейчас там рядом знаменитый Уральский электрохимический комбинат. Анатолий Васильевич родом из глухого местечка на границе Воронежской области и бывшей Области Войска Донского, в междуречье рек Хопра и Дона. (Смеется: «До 17 лет, можно сказать, с граблями на паровоз бросался»). Оба закончили десятилетку с медалями в 1953 году: один с золотой, другой — с серебряной. В этом случае, как считалось, учиться дальше следовало в Москве или Ленинграде. Предпочтительней — в Москве, где построили новое здание МГУ. Как вспоминают С.В. и А.В., конкурс был жесточайший. Преподаватели — высший класс. На собеседовании особенно пристрастно пытали — почему выбрали профессию химика. Поступили. Даже тот факт, что у С.В. отец — зоотехник, в 1938 г. был репрессирован, отрицательной роли не сыграл. Шёл 1953-й год. Москва была взбудоражена разоблачением агента международного империализма Л. П. Берии. — Почему вы дружно после окончания МГУ для своей работы выбрали Сибирь? А.В.: После 4-го курса нас направили на практику в Кемерово, на азотно-туковый завод. На меня огромное впечатление произвели просторы страны, контрасты. Было начало мая. В Европе — тепло, цветут сады. Перевалили за Урал — снег! Но! Электрификация! Вместо паровоза, что дымил и пыхтел, дальше состав повёл электровоз. В Кемерове огромные предприятия химического профиля, на каждом приветливые, доброжелательные и интересные люди. Станислав прочитал в газете постановление об организации Сибирского отделения. Он у нас на курсе всегда в передовиках ходил — староста, комсорг, лидер, в общем. «Как бы хорошо было там работать!» Вскоре это осуществилось. ...Итак, 2 сентября 1958 года. Советская, 20. Штаб начинающего свою историю Сибирского отделения. Сюда и прибыли молодые специалисты. Первый, кого увидели — Владислав Германович Торгов, он приехал на шесть месяцев раньше. Ввёл по-быстрому в курс дела. А.В.: Мимо пробегал замдиректора В. К. Вальцев, куда-то очень спешил. Человек интереснейшей судьбы, прошедший всю войну артиллеристом, как мы узнали позднее, но грубоватый. Мы — к нему, но Виктор Кузьмич не очень приветливо на нас посмотрел, отмахнулся, мы даже как-то растерялись. С.В.: Клавдия Львовна Супрун, референт директора, видя наше состояние, стала нас утешать: «Мальчики, мальчики, сейчас директор придет, и всё образуется!». А.В.: Сели. Ждем. Вдруг распахивается дверь и входят трое мужчин. Первый — представительный, в шляпе, в габардиновом пальто — Анатолий Васильевич Николаев. Следом за ним — жгучий брюнет в чёрном костюме и ослепительно белой рубашке с чёрным галстуком — Борис Владимирович Птицын. Замыкал процессию — могучий, вальяжный, с шапкой седых вьющихся волос, с тростью на руке — Валентин Михайлович Шульман. Анатолий Васильевич, оценив ситуацию, сразу обратился к коллегам: «Вот вам и работники!». С.В.: Так мы и стали сотрудниками Института неорганической химии. Валентин Михайлович остановил свой выбор на мне. А.В.: Думаю, потому что Станислав окончил школу № 6 в Нижнем Тагиле, о чем и сообщил в ответ на вопрос, из каких он мест. А в этом городе несколько лет работал репрессированный Валентин Михайлович. Я же попал в лабораторию будущего чл.-корр. АН СССР Б. В. Птицына. С.В.: Поскольку здание ИНХ ещё не было построено, разместиться сотрудникам было негде, мы трудились за пределами Академгородка. Лабораторию В. М. Шульман создавал в Ленинграде, затем сотрудники через полтора года переехали в Новосибирск. А.В.: Меня определили на завод № 37. Была поставлена четкая задача, связанная с разделением серебра и теллура — дипломную работу в университете я выполнял по термодинамике теллуридов цинка и кадмия. Предприятие закрытое. Естественно, прежде по всем статьям меня проверили — заполнял анкеты, анкеты! Пронзительное повествование. Помню, ещё в университете вопросы анкеты приводили меня в состояние, близкое к столбняку. Нам, 17-летним, надо было отвечать на вопросы: чем занимались родители до 1917 года, служили ли в белой армии, был ли на оккупированной территории, были ли колебания в проведении генеральной линии партии и т.д. Поскольку не служил, не был, не колебался, меня на предприятие допустили. Завод очень понравился. Крепкое, отлично налаженное производство. Валютный цех страны производил аффинаж всего золота и серебра, добываемого в СССР, и не только. Жаль, что его убрали из Новосибирска в перестроечные годы. В лаборатории, где было моё рабочее место — одни женщины. Они работают — только руки мелькают. И говорят, говорят, не останавливаются — не дай бог попасть к ним на язык. Но зато приобрел опыт работы в женском коллективе, что в дальнейшем очень пригодилось. — Поставленную задачу выполнили? А.В.: Идея оказалась «недееспособной». Был в смятении — как писать отчёт. Помог Борис Иванович Пещевицкий. Он вообще сыграл огромную роль в нашем становлении как научных сотрудников. Интеллектуал, интеллигентный человек, Борис Иванович охотно отвечал на любой вопрос, помогал найти выход из сложной ситуации. Помог и мне дельными советами. Лаборатория платиновых металлов, организованная Б. В. Птицыным, перебазировалась из Ленинграда в Новосибирск и работала в одной из комнат Института гидродинамики, я же продолжал трудиться на заводе. Какие люди были её сотрудниками! Наталья Михайловна Николаева, Рудольф Иванович Новоселов, Станислав Валерьянович Земсков, Зоя Алексеевна Музыкантова, Зоя Михайловна Ершова. Дружно жили, интересно, каждый горел желанием найти «свои рельсы в науке» Спустя некоторый промежуток времени присоединился к ним и я. После кончины Бориса Владимировича группа продолжала работать по платиновой тематике сначала в лаборатории Л. М. Гиндина, а затем в лаборатории Б. И. Пещевицкого. Со временем все защитили кандидатские диссертации. В 1985 году мне предложили организовать в ИНХе лабораторию химии редких платиновых металлов, что и пришлось осуществить, набрав сотрудников из выпускников НГУ. Создание лаборатории предопределялось потребностями завода «Красцветмет», ныне ОАО «Красцветмет», и НГМК им. А. П. Завенягина, ныне Заполярный филиал концерна «Норильский никель», технологии которых во многих случаях базируются на гидрометаллургических процессах. А информация фундаментального плана о состоянии платиновых металлов в растворах практически отсутствовала. Мой карьерный рост складывался по Высоцкому («а я так долго шёл до пьедестала, что вмятины в помосте протоптал»): 1958 г. — старший лаборант, 1961 — м.н.с., 1971 — с.н.с., 1985 — зав.лаб.; 1967 г. — к.х.н., 1986 г. — д.х.н., 1988 г. — профессор по кафедре. С 2002 года — главный научный сотрудник. В этом году я лабораторию передал в надежные руки молодого доктора наук С. В. Коренева. С.В.: Связь с практикой — одно из правил, которое мы постигали на кафедре химической технологии химического факультета. Студенты обязательно бывали на заводах, знакомились с современным оборудованием, вникали в проблемы большой химии. Так, на азотно-туковом заводе в огромном цехе синтеза аммиака мы работали посменно в качестве стажёров при самых опытных мастерах-наставниках. И в Сибири наши учителя всячески поддерживали выход науки в производство, брались за решение практических задач, выдвигали оригинальные идеи. Бывало, эти идеи оказывались тупиковыми, но они не боялись признавать сей факт. А ведь такие признания дорогого стоят, требуют определенной смелости. — Вы, Станислав Васильевич, с самого начала занимались координационными соединениями? С.В.: Под руководством Валентина Михайловича Шульмана я изучал комплексные соединения металлов в растворах — их состав, устойчивость. Потом потребовалось вернуться к тому, что меня интересовало ещё в студенчестве, к веществу в твёрдой фазе. Дипломником на кафедре общей химии под руководством проф. К. Г. Хомякова занимался синтезом компонентов для магнитных полупроводников — ферритов. Ферритовые материалы находят широкое применение. — Государственной премией в 1994 году за что вас отметили? С.В.: Коллектив из НИОХ, которым руководил профессор Л. Б. Володарский, достиг большого успеха в получении устойчивых парамагнитных соединений — свободных нитроксильных радикалов имидазолина. А мы в ИНХ стали изучать, как они взаимодействуют с ионами металлов. В результате появился новый класс магнетиков — координационных соединений со свободными радикалами имидазолина. В нескольких институтах изучили их свойства. Вот за цикл этих работ дружная группа исследователей из четырех институтов СО РАН и была награждена премией. Сейчас молекулярными магнетиками — координационными соединениями со свободными радикалами — активно занимаются исследователи во всем мире. В МТЦ плодотворно работает в этом перспективном направлении мой ученик чл.-корр. РАН Виктор Иванович Овчаренко. Начиная с 1965 г. в лаборатории синтеза комплексных соединений получают другой тип магнетиков — комплексы железа, обладающие интересным эффектом — спиновым переходом (проф. Л. Г. Лавренова, к.х.н. М. Б. Бушуев). В ряде случаев этот эффект сопровождается резким изменением цвета вещества (термохромизм), что используют для создания ряда технических устройств. Нас интересует синтез и важных для фотоники фотохромных комплексов, которые исследуются в ИХКиГ проф. В. Ф. Плюсниным и проф. Н. М. Бажиным. Было время, когда лаборатория по заданию академика А. В. Николаева, в содружестве с коллегами из ИК и ИХКиГ, с увлечением работала по спецтематике. Много ездили по заводам Министерства машиностроения (Ленинград, Пермь, Бийск, Дзержинск). Задача — получить соединения для создания энергетических композиционных материалов. Тут требовались особые качества исследователя и высокая культура синтеза. С А.В. мы прошли хорошую подготовку по химии на военной кафедре МГУ, поэтому знали некоторые особенности работы с опасными веществами. С заводчанами и сотрудниками институтов СО РАН получили несколько свидетельств на изобретения. Имею патенты и по другим проблемам. Возможно, поэтому стал Заслуженным химиком РФ. Сейчас объем работ поменьше. И я, и Анатолий Васильевич посты завлабов оставили (я занимал этот пост в 1970–2006 гг.). Теперь мы — главные научные сотрудники. Лабораторию принял прирожденный синтетик, к.х.н. А. Б. Бурдуков. — Какие темы всё-таки выделили бы сегодня? С.В.: Совместно с НИОХ изучаем комплексы металлов с хиральными органическими реагентами, которые создаются на основе природных терпенов, извлекаемых из лесохимического сырья (к.х.н. З. А. Савельева, к.х.н. Т. Е. Кокина, Л. И. Мячина). Много работаем с д.х.н. А. В. Ткачёвым. Работа носит фундаментальный характер, но уже видим некоторые возможности приложения результатов. Исследования терпенов широко ведутся в нескольких лабораториях НИОХ. Есть примеры проявления этими соединениями лекарственных свойств — противовоспалительных и пр. Хотелось бы надеяться, что некоторые наши комплексы с производными терпенов могут обладать биологической активностью. Получено значительное число координационных соединений с оптической активностью, изучены их строение и свойства. В ИК обнаружена каталитическая активность ряда комплексов в реакции полимеризации этилена. Вполне возможно, что ряд комплексов с такого рода реагентами может быть использован для каталитического получения энантиомерно чистых и биологически активных препаратов. В настоящее время синтезируем новые типы люминесцирующих комплексов лантаноидов, цинка, меди (совместно с НИОХ). Такие комплексы перспективны для создания светодиодов, играющих не последнюю роль в энергосбережении. Люминесцирующие комплексы интересны как сенсоры для обнаружения металлов в организме. — Каждый из вас в этом институте — по 53 года. Не заскучали от однообразия, не хотелось как-нибудь сменить обстановку? А.В.: Даже и мысли не возникало! Все, кто волею судьбы попадает в химию платиновых металлов, «прилипают» к тематике навечно. Это область координационной химии достаточно узкая, очень тяжёлая в смысле получения данных, каждый результат требует больших усилий и длительного времени. Прикладных проблем здесь не решить без крепкой фундаментальной базы. В нашей стране эту базу создавали в свое время крупные учёные и талантливые инженеры: И. Я. Башилов, профессор Анисимов, академик И. И. Черняев, чл.-корр. О. Е. Звягинцев и Н. К. Пшеницын, В. В. Лебединский и многие другие, часть из которых работала в Норильске и Красноярске не по своей воле. — Анатолий Васильевич, платины, благородных металлов много необходимо нашей промышленности? А.В.: В свое время О. Е. Звягинцев сравнил роль платиновых металлов в промышленности с ролью соли на кухне: требуется немного, но без неё невозможно приготовить нормальную пищу. В наше время платиновых металлов требуется всё больше и больше, потому что постоянно расширяются области применения, а мировые ресурсы ограничены. Если изъять из промышленности любой развитой страны эти металлы, её потенциал сразу упадет в несколько раз. С.В.: Я вот бы ещё на какие детали хотел обратить внимание. Лекции в МГУ читали выдающиеся учёные. По органической химии, например, тогдашний президент АН СССР академик А. Н. Несмеянов. Они требовали строгого отношения к качеству работы, трезвой, критической оценки полученных результатов. Умения признавать ошибки и отвечать за них. Ведь если ты сделал что-то хорошо и надежно, то это пригодится и через много лет. Так, В. М. Шульман, которого я с благодарностью вспоминаю, разработал со своими учениками (к.х.н. Т. В. Крамарева, Т. Г. Леонова) малотоксичный способ получения пленок полупроводников — сульфидов металлов. Сейчас возникла другая задача — нужны сульфиды в виде наночастиц. В лаборатории, взяв за основу прошлую методику, разработали способ получения наночастиц сульфида кадмия, которые нанесли на углеродные нанотрубки, созданные в лаборатории д.ф.-м.н. А. В. Окотруба. Другой пример. Я уже упоминал, что занимаясь спецтематикой, мы создавали энергетические комплексы, обладающие способностью к горению или взрыву. Когда интерес к сотрудничеству с РАН со стороны предприятий ослаб, работы продолжили в Институте химии твёрдого тела и механохимии под руководством академика В. В. Болдырева. Химики-твердотельщики показали, что если некоторые наши комплексы сжечь, то образуются мелкодисперсные металлы или сульфиды металлов. К чему я это говорю? Подкрепляя высказывание Анатолия Васильевича о том, что мысли оставить коллектив или перейти в другой просто не могло возникнуть. Во-первых, ИНХ строго следует принципам, заложенным нашими учителями, основателями института. Что касается меня, то я, в силу своих научных пристрастий, занимаясь комплексами с органическими реагентами, взаимодействую с коллегами из многих подразделений СО РАН. И эту прекрасную возможность дает Сибирское отделение, в частности, родной ИНХ. Благодарю судьбу, что так мной распорядилась, занесла в Сибирь! А.В.: Полностью солидарен со Станиславом Васильевичем! Дух Сибирского отделения неистребим. Если возникла идея, нужна помощь в её реализации, можно придти в любой институт и найти единомышленников, причем творческих, талантливых. В Институте катализа, например, работает Мартин Александрович Федотов. Когда у них появился первый в Сибирском отделении ЯМР спектрометр с криомагнитом, я спросил его, можно ли снять спектр ЯМР родия-103. Ответ неутешительный — нет!. «Ты же физик, попробуй», — прошу. Через некоторое время приходит: «Давай образец». Спектр мы получили, чем вызвали изумление у представителя фирмы «Брукер». Это было начало большой серии работ по использованию метода ЯМР на тяжёлых ядрах. Затем провели с помощью этого метода диагностику технологического процесса аффинажа редких платиновых металлов на заводе «Красцветмет» и заработали непререкаемый авторитет у инженерного персонала предприятия. — Занимались ли педагогической деятельностью? А.В.: Летом 1959 года по просьбе ребят из Гидродинамики мне пришлось готовить молодых строителей Академгородка к вступительным экзаменам по химии в НГУ. Под руководством Б. И. Пещевицкого принимал вступительные экзамены у первого набора. Работать в НГУ меня пригласил Б. В. Птицын. На факультете естественных наук университета прошел путь от ассистента с почасовой оплатой до заведующего кафедрой. Становление как преподавателя и руководителя учебного подразделения проходило в среде, созданной прекрасными педагогами, профессорами Б. В. Птицыным, Л. М. Волштейном, В. М. Шульманом, Д. Г. Кнорре. Приходилось вести практические занятия, ставить и читать лекции по аналитической и неорганической химии. С.В.: Я тоже много времени и сил отдавал преподаванию. Начал ещё в 1959 г. в Ленинграде на кафедре Б. В. Птицына. В НГУ прошел путь от почасовика до заведующего кафедрой аналитической химии. Два нынешних директора химических институтов СО РАН и ректор НГУ учились в группах, в которых я преподавал. — Какие главные качества цените в людях? Что вызывает неприятие? А.В.: Глубочайшее уважение у меня вызывает мастерство, будь то научный работник, автослесарь или дворник. Патологически не приемлю пустозвонства и необязательности. С.В.: Присоединяюсь к мнению Анатолия Васильевича. Очень ценю научную и человеческую порядочность. — Дорогие юбиляры! Сколько воспоминаний греют ваши души, сколько дорогих имен врезалось в память! Согласны с утверждением — «Мои года — мое богатство»? С.В.: Как-то не задумывался. Кто же ведёт счет годам своим? Они летят незаметно, оставляя свои зарубки, свои отметины. А.В.: Главное, ребята, сердцем не стареть! — Творческого вам долголетия, что, как я поняла, для вас очень существенно.   Фото В. Новикова

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?4+579+1

2011 год ООН объявила Международным годом химии. Во всех странах пройдут торжественные мероприятия с участием ведущих специалистов-химиков. Ведь благодаря этой науке сегодня существует вся промышленность, включая производство лекарств, топлива, металлов и даже продуктов. Серию мероприятий в СО РАН открыла пресс-конференция руководителей химических институтов.

Первой химической реакцией, освоенной древним человеком,стало горение, с помощью которого он сделал первый шаг по пути цивилизации, научившись обрабатывать металл.

Химия – хорошо или плохо?

Сегодня слово «химия» в обыденной речи чаще носит негативный характер, – химические добавки в пищу и производственные выбросы в атмосферу никому здоровья не прибавили. Но дело не в самой химии, а в том, что между объективной необходимостью и коммерческой выгодой ее использования – слишком тонкая грань. Химия – орудие практически всемогущее, а что с его помощью сделают, в первую очередь зависит от решений государственного уровня. Например, недавно Роспотребнадзор принял решение о запрете использования сои в колбасных изделиях из-за отрицательного отношения к генномодифицированным продуктам. В результате место сои в колбасе заняли фосфаты – то есть именно та химия, которой как раз «лучше бы не было». Но это политические ошибки, к химии прямого отношения не имеющие, – пока наука находится в руках ученых, она не бывает ни хорошей, ни плохой.

На пресс-конференции директора ведущих химических институтов Сибирского отделения РАН рассказали о самых интересных и перспективных направлениях науки, которые активно развиваются во всем мире и у нас в Академгородке.

В Сибири сегодня работает 12 химических институтов, и половина из них расположена в Городке. 90-е годы показали их огромную жизнеспособность по сравнению с институтами центральной части России, где выпускникам вузов в те годы было выгоднее работать в банках и торговых компаниях, чем заниматься наукой. Близость Новосибирского госуниверситета сыграла на руку сибирской химии, отток мозгов в которой происходил в гораздо меньших объемах. Даже уехавшие на Запад сотрудники зачастую поддерживали плотный контакт с сибирскими лабораториями, инициируя таким образом международное сотрудничество.

Новая энергия

Сегодня научные конференции по химии в СО РАН неизменно проходят с участием большого числа зарубежных ученых, а разработки институтов решают практические задачи и для отечественной, и для зарубежной промышленности. Так, за последние пять лет Институт катализа вместе с Институтом проблем переработки углеводородов (Омск) произвел целую серию катализаторов для крупной нефтеперерабатывающей промышленности. Причем только за первые три года работы проект принес восемь млрд рублей прибыли – в 17 раз больше, чем было вложено бюджетных средств. Ни одна, даже самая крупная, коммерческая организация России не может похвастаться такой рентабельностью. А ведь основная деятельность академических институтов – вовсе не производство, а фундаментальные исследования, которые как раз и являются благодатной почвой для появления практических приложений. Эту, казалось бы, простую мысль уже много лет подряд ученые пытаются донести до руководства страны, упорно нацеливающего Академию наук на самостоятельное зарабатывание денег. С наиболее востребованными промышленностью институтами это начинание возымело успех – так, особая экономическая зона в Томске, которую торжественно открывал президент Владимир Путин в 2006 году, началась с установки для производства высокомолекулярного полиэтилена, разработанной в Институте катализа СО РАН.

Самая успешная прикладная работа Института неорганической химии СО РАН, по словам его директора академика Владимира Федина, – сцинтилляционные кристаллы. Оказывается, «сердца» томографов, производимых крупнейшей компанией General Electric, создают в Академгородке. Другие уникальные кристаллы, полученные в ИНХ СО РАН, используют для знаменитых глубоководных экспериментов в Италии – исследованиях, альтернативных физическим экспериментам на Большом адронном коллайдере. В этом же институте разрабатывают методы добычи газа из газовых гидратов, объем которых на дне мирового океана превышают имеющиеся мировые запасы нефти. Там он находится в виде твердого вещества, а при поднятии на поверхность переходит в газообразное состояние. Как безопасно извлечь газовый гидрат – задача человечества на полвека вперед, и ИНХ СО РАН остается одним из лидеров в этом направлении исследований в мире.

Новая медицина

В создании лекарств преуспел Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, где разработан висмутовый препарат для лечения язвенной болезни, аналог известного английского лекарства «Пилорит». Однако зарегистрировать его и получить все разрешения гораздо сложнее, чем разработать и произвести лекарство. Собственное производство института позволяет наработать все необходимые субстанции для выпуска препарата, но для его серийного изготовления в таблетках нужны специальные разрешения, получение которых стоит времени и денег. Директор ИХТТМ СО РАН чл.-корр. Николай Ляхов выразил надежду, что препарат начнут выпускать примерно через год.

Еще один крупный проект по производству технической бронекерамики с высокой теплопроводностью совместно с НЭВЗ-Союз на этой неделе рассматривает крупный отечественный инвестор ГК «Роснано». Большие перспективы внедрения в медицинскую отрасль у разработанного в ИХТТМ СО РАН материала – пластичного биосовместимого гидроксиапатита, призванного заменить в травматологии зарубежные титановые имплантаты. Эксперименты на животных показали, что они быстро врастают в кость в месте соединения и не вызывают отторжения организмом.

Большое количество дженериков и оригинальных лекарств разработано в НИОХ СО РАН, однако стоимость клинических испытаний (десятки миллионов рублей на каждый препарат) не позволяет бюджетной академической организации проводить их за свой счет. Здесь нужны мощные государственные инвестиции, и очевидно, что одна ГК «Роснано» не сможет поднять с колен отечественную фармацевтическую промышленность.

В завершение встречи председатель объединенного ученого совета по химическим наукам, член научного совета в Сколково академик Валентин Пармон подчеркнул, что все без исключения химические институты СО РАН имеют немало весьма полезных разработок, однако вопрос их внедрения зачастую упирается в отсутствие необходимой инфраструктуры. Развал системы опытно-конструкторских бюро в 90-е годы так и не дал воплотиться в жизнь знаменитому треугольнику Лаврентьева. Но это не повод превращать храм фундаментальных знаний в цех по производству инноваций. Остается верить, что этого и не произойдет никогда.

Мария ШКОЛЬНИК

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.navigato.ru/number/369/publication/11329?print=1

МАТЕРИАЛЫ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СТИЛЬ ЖИЗНИ

26 января в конференц-зале Выставочного центра СО РАН академик Фёдор Андреевич Кузнецов рассказывал школьникам Академгородка о той роли, которую играют материалы в развитии человеческой цивилизации.

Л. Юдина, «НВС»

Изобретение многих материалов, можно сказать, поворачивало «колесо истории», изменяло стиль жизни. Прошлое, настоящее, будущее нашло отражение в лекции известного ученого-материаловеда.

Каменный век — основные орудия труда и оружие изготовлялись главным образом из камня, использовались также дерево и кость, позднее — глина для посуды. Бронзовый век — распространение металлургии бронзы, бронзовых орудий и оружия. Заметный прогресс в развитии человечества связан с распространением металлургии железа. Материалы, существенно изменившие жизнь людей — бумага, каучук-резина, фарфор-фаянс, ряд металлов — алюминий, титан, цирконий, редкоземельные, без которых просто невозможно представить день сегодняшний. Появился кевлар — полимерное волокно, превосходящее по прочности многие металлы, из него «шьют» бронежилеты, делают сверхпрочные канаты и многое другое.

Расширение спектра и характеристик материалов вело к усложнению и многофункциональности объектов народного хозяйства.

Энергетика — начало начал

Академик Ф. А. Кузнецов начал с того, что в подробностях осветил тему «Атомная энергетика».

— Атомный реактор — сложнейшее сооружение, для создания которого требуется большое количество самых разных материалов, исключительных по своим свойствам — современных, стойких, сильных. Ведь надо учитывать происходящие внутри сложнейшие процессы, радиоактивность, которую требуется наглухо изолировать, чтобы сделать АЭС безопасными и т.д., и т.п.

История ядерной энергетики охватывает период более полувека. Сегодня она стала важной частью энергетических технологий. Доля выработки электроэнергии на АЭС постоянно растёт. Мировым лидером по суммарной мощности реакторов являются США, а по доле атомной энергии в энергетическом балансе — Франция (75 %). Всего в мире насчитывается 441 энергетический реактор общей мощностью 374682 МВт и 65 — в стадии сооружения. Атомная энергетика выдает 14 % энергии в мире. В России — 17 %, но по ближайшим планам — 25-30 %.

Главное топливо для АЭС — уран, который состоит из ряда изотопов. А нужен только один, в котором сумма протонов и нейтронов — 235. Цепная ядерная реакция с разложением изотопа уран-235 сопровождается выделением колоссальной энергии.

Поскольку в природном уране его содержится меньше процента, а наиболее распространенные ядерные реакторы работают с топливом, в котором должно содержаться 3-5 % урана-235, то прежде, чем изготовить топливо для АЭС, повышают содержание этого изотопа в уране. Процесс обогащения проводят с использованием летучего соединения гексафторида урана — UF₆. Затем гексафторид урана, обогащенный по 235-му изотопу, переводят в двуокись UO₂, из которой изготавливают «таблетки» тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов).

Таблетки оксида урана будут работать длительное время при температуре выше тысячи градусов. При этом они не должны разлагаться, взаимодействовать с окружающей средой.

Видя неподдельный интерес школьников, учёный продолжил тему и показал, как идет выделение атомной энергии, как «работает» уран-235, претерпевая цепную реакцию, какая могучая энергия выделяется: миллионы электронвольт в расчете на распад одного ядра. И что же дальше? Будущее атомной энергетики связывают с термоядерным синтезом. В его основе могут быть разные процессы. Например, взаимодействие двух изотопов водорода — тяжёлого дейтерия и трития: соединяясь, они образуют атом гелия. В расчёте на один акт выделяется около 20 млн электронвольт — это больше, чем при разложении атомов урана. К тому же запасов урана, по разным подсчётам, хватит, самое большее, лет на сто.

Ф. А. Кузнецов показал экспериментальный образец будущего реактора, названного русским сокращением ТОКАМАК — ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками. В такой камере и нужно разогнать электроны, создать плазму с температурой выше 1 млн градусов, и тогда пойдет реакция.

Действующей термоядерной станции на сегодня не существует. Но предложенные разные её варианты говорят о том, что термоядерная энергия — дело будущего. Многие коллективы упорно работают над решением задачи.

Учёный особо подчеркнул, что любые достижения науки должны попадать в правильные руки. Иначе может случиться трагедия. Пример тому — атомные бомбы, сброшенные в августе 1945 г. на японские города Хиросиму и Нагасаки. В бомбе, сброшенной на Хиросиму — тот же уран-235, но с более высокой концентрацией, чем в топливе для АЭС. Цепная реакция и дала врыв огромной мощи.

Ещё более страшна термоядерная бомба. И она, в отличие от станций, уже имеется в наличии.

История овладения атомной энергией — иллюстрация того, что кроме знаний нужно ещё иметь строгие законы общества,запрещающие использование знаний во вред людям.

Без современной электроники — не жизнь

Многое в нашей жизни просто невозможно без современной электроники. Даже представить невозможно, что случится, если электроника откажет — начнётся настоящий хаос.

Ф. А. Кузнецов в подробностях рассказал школьникам об основных типах полупроводниковых приборов — p-n диод, p-n-p транзистор, n-канальный MOSFET транзистор. В основном на этих трёх типах строится огромное разнообразие современных электронных приборов. 60 последних лет кардинально изменили мир. Оказалось, что отдельные приборы можно группировать — строить интегральные схемы. Эта область развивается стремительно. Сегодня на одной интегральной схеме-чипе размещаются тысячи транзисторов, в процессоре для компьютера — миллиарды и миллиарды.

— Помню время, когда в нашем Институте неорганической химии стоял компьютер на вакуумных лампах, он занимал целый этаж. Сейчас маленький персональный компьютер может выполнять намного больше операций, чем тот великан. Переход от ламповой электроники к твердотельной — событие эпохальное. А базировалось оно на большом количестве материалов, на материаловедении, о котором и ведется речь.

Мы переходим в информационное общество. В первую очередь это, конечно, компьютер. В него нужно ввести исходную информацию, и он произведет необходимые операции и сформулирует решение. Сейчас информация во многих случаях вводится вручную. Но предполагается устроить систему датчиков, которые будут выполнять процедуру автоматически.

Решение, найденное компьютером, исполняет человек. Но и здесь можно построить систему приборов, которые возьмут эти функции на себя. Для создания устройств сбора информации и исполнения решений нужны разнообразные материалы. Неудивительно поэтому, что в программах развития многих стран поиск новых материалов — задача высшего приоритета.

Регулирование использования электроэнергии — также поле деятельности полупроводниковых приборов. Электроэнергия сама по себе — сложный продукт. Расходуется она чаще всего варварски, по большей части впустую. А если электроэнергию использовать интеллигентно, режим менять грамотно, расход можно существенно сократить, в некоторых случаях процентов на 90. В электросбережении тоже большая надежда на новые материалы. Сейчас много говорится о силовой электронике — электронике больших токов. Она основана на полупроводниках. Федор Андреевич рассказал о применении систем силовой электроники, продемонстрировал на впечатляющем слайде мировую сеть Интернет, а затем интересно и образно повел повествование о солнечной энергетике.

Да здравствует Солнце!

Многие источники энергии, действующие ныне, не вечны. Довольно успешно идет активный поиск альтернативных вариантов. Солнце же сулит блага, не ограниченные во времени. Сейчас в мире солнечной энергии используется меньше одного процента. В числе лидеров — Германия, Испания, Италия, Чехия. Самая большая на сегодня солнечная станция действует, и довольно успешно, в одном из районов Испании.

Международное энергетическое агентство провело огромную работу по исследованию территорий, на которых можно разместить солнечные станции. Обозначило, в частности, «солнечный ресурс» шести крупнейших пустынь. Утилизация солнечной радиации, поступающей только на совершенно непригодные для жизни участки этих пустынь, позволяет получать энергию в колоссальных количествах, в десятки раз больших, чем нужно человеку.

Важно в каждом конкретном случае решить, как добывать энергию и как передавать её на большие расстояния. Поражает воображение слайд, на котором показана преобразованная пустыня. Огромное количество солнечных панелей, аккумуляторов, накапливающих энергию, устройства, передающие её в другие регионы Земли. А в самой пустыне — прекрасные поля, не знающие засухи. Ибо вода, глубоко залегающая, с помощью устройств, питаемых солнечной энергией, будет подаваться на плантации.

Пустыни имеются в разных частях света. Энергия нужна всем. Планируется создание глобальной сети передачи энергии по всему земному шару. Существует, например, проект EUMENA «Европа — Ближний Восток — Северная Африка», по которому солнечные станции в пустыне Сахара будут обеспечивать энергией три указанных региона.

Но чтобы осуществлять смелые проекты, нужны различные новые материалы. Электроэнергия передается в основном по металлическим проводам. Это дорого и вызывает большие потери электричества.

Известным японским специалистом проф. Коинума предложен проект использования сверхпроводящих линий передач. По ходу реализации проекта предстоит решить ряд проблем, но они вполне под силу учёным. Скептики говорят — фантастика. Нужно вспомнить, что в первой половине ХХ века и атомная энергия, и электроника сегодняшнего дня были еще большей фантастикой!

Король полупроводников — кремний

В осуществлении многих проектов решающая роль принадлежит кремнию. Его называют королем полупроводников, и он на сегодня наиболее изучен. Многие тайны устройства материи были открыты при изучении кремния, а способы управления состоянием вещества разработаны в процессе совершенствования этого материала. Первый импульс в «кремниевой эпопее» был связан с развитием информационной электроники. Нынешний повышенный интерес обусловлен программами солнечной энергетики.

В конструкции солнечных батарей на солнечных энергостанциях можно использовать разные материалы, но для получения большой энергии кремнию нет альтернативы: просто на Земле нет необходимого количества других элементов, из которых можно делать солнечные батареи.

— Сегодня в год для солнечных элементов требуется 44 тысячи тонн кремния. Общий объем производства в мире достиг 100 тысяч тонн. В будущем пойдет речь о миллионах тонн только для нужд солнечной энергетики.

Естественно, ребят интересовало, откуда берётся кремний, и каким образом будет обеспечиваться требуемое его количество.

Им объяснили, что для электроники кремний нужен особый, очень чистый. Исходный материал — кварц. Он смешивается с графитом. Получают металлургический кремний, который растворяют в хлористом водороде, из смеси выделяют одно нужное соединение — трихлорсилан, подают это вещество в специальный аппарат, где находятся нагретые до высокой температуры стержни. На них идёт осаждение кремния. Ещё ряд процедур — и вырастают нужные монокристаллы. Всё это называется хлоридный (сименс) процесс.

Фёдор Андреевич посвятил слушателей во все тонкости процесса, все детали, от которых зависит, каким в результате будет король полупроводников — кремний.

— В стране есть заводы, где используются методики, разработанные в Институте неорганической химии и Институте физики полупроводников Сибирского отделения. Поскольку требования постоянно повышаются, задачи усложняются, идет планомерное совершенствование процесса.

Где производят полупроводниковый кремний в больших количествах? Один из заводов расположен около Красноярска, в городе Железногорске. Прежде в этом местечке делали современное оружие — на огромном предприятии, построенном внутри огромной скалы. Сейчас один из цехов расширяют, реконструируют под производство кристаллов монокристаллического кремния. Вся аппаратура разработана в России, в том числе с участием ИНХ и ИФП СО РАН. Большое производство создано около Иркутска, идет проектирование и строительство кремниевых производств ещё в ряде городов страны.

— Получение энергии — дело мировой важности, международное. Очевидно, что широкое развитие солнечной энергетики потребует значительных изменений в политическом устройстве мира. Солнышко не делает разницы между нациями, языками и устройством государств. Сейчас во многих странах возникают новые программы развития солнечной энергетики. Так, успешно работает в этом направлении Индия. Сегодня этой стране требуется ежегодно 5 тысяч тонн кремния. Через несколько лет — 20 тысяч тонн. Многие институты СО РАН уже два десятилетия успешно сотрудничают с Индией. Сейчас обсуждается вопрос о создании совместной программы, в которой будут принимать участие исследовательские институты, учебные заведения и промышленные предприятия.

Завершая выступление, учёный напомнил о том, что в первую очередь надо знать, чтобы создавать новые материалы, какие науки привлекать. Материаловедение — область комплекса знаний, и достижение в каждой из наук способствуют его прогрессу.

2011 год объявлен ООН Международным годом химии. Фёдор Андреевич назвал имена великих химиков России и область интересов каждого. Вновь подчеркнув, что материаловедение — любопытнейшее из занятий, он рекомендовал школьникам в будущем заняться этой наукой и затем придти в один из химических институтов Сибирского отделения. Лучше всего — в Институт неорганической химии.

Судя по тем вопросам, что задавали ребята, академик Ф. А. Кузнецов пробудил интерес к материалам, меняющим ход развития цивилизации.

Фото В. Новикова

стр. 3

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?15+577+1

«АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЧАС»
СОБИРАЕТ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Снова Выставочный центр СО РАН, уютный конференц-зал. Ровно в 15:00 академик Ф. А. Кузнецов начал очередную научно-популярную лекцию из цикла «Академический час», посвященную материаловедению. «Название темы — „Роль материалов в развитии человеческой цивилизации“ — громкое, но предмет вполне этого заслуживает», — сказал Федор Андреевич. И в ходе увлекательного повествования доказал это. Появление новых материалов влекло за собой ощутимые изменения в жизни людей, науке и технике. Причём процессы шли с колоссальным ускорением на протяжении всей истории цивилизации. Чему в тот или иной период отдавалось предпочтение, можно судить по определению эпох в развитии человечества: век каменный, бронзовый, железный...

О том, как появлялись новые материалы, развивались современные методы создания и исследования вещества, мы расскажем в одном из ближайших номеров.

Академики Ф. А. Кузнецов и В. М. Фомин среди новосибирских школьников.

Подобные научно-популярные лекции из цикла «Академический час» предполагается организовать во всех научных центрах СО РАН.

Фото В. Новикова

стр. 1

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?6+576+1