Наука в Сибири
N 1-2 (2586-2587)
11 января 2007 г.

ОТ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ ХИМИИ
К НАНОМАТЕРИАЛАМ

Термин «супрамолекулярная химия» введен выдающимся французским химиком, лауреатом Нобелевской премии 1987 г. Ж.-М. Леном и определен им как «…химия за пределами молекулы, описывающая сложные образования, которые являются результатом ассоциации двух (или более) химических частиц, связанных вместе межмолекулярными силами». Бурное развитие этой молодой науки в большой мере обусловлено ее междисциплинарным характером. Супрамолекулярная химия охватывает разнообразные явления из многих научных областей — органической и координационной химии, физической химии, биологии, физики, материаловедения и т. д. Эта наука обладает широким спектром уникальных возможностей для направленного создания наноматериалов и поэтому привлекает все больше ученых из разных стран.

Профессор В. Федин, директор Института
неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН

Объекты классической химии — молекулы, объекты супрамолекулярной химии — супермолекулы и их ансамбли. Супрамолекулярные ансамбли представляют собой сложные конструкции определенной архитектуры. Они строятся самопроизвольно из комплементарных, т. е. обладающих геометрическим и химическим соответствиям, фрагментов, подобно спонтанной сборке сложнейших пространственных структур в живой клетке. Подбор условий для такой сборки за счет перегруппировок молекул в бесконечно разнообразные комбинации и структуры приводит к материалам с новыми интересными свойствами.

Цель исследований, проводимых в Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН — создание новых наноматериалов с использованием методов супрамолекулярной химии. Объектами нашего интереса, в частности, являются два класса соединений — пористые металл-органические полимеры и молекулярные контейнеры.

Металл-органические координационные полимеры, как видно уже из названия, построены из чередующихся в пространстве атомов металла и координированных к ним органических фрагментов. Используя различные металлы и различные органические фрагменты, химики научились получать пористые полимеры, в которых размеры пор могут изменяться от долей нанометра до нескольких нанометров. Структура таких соединений напоминает ажурные строительные леса или пчелиные соты. Пчелиные соты могут быть заполнены медом, а в пористых соединениях имеется достаточно места для размещения молекул так называемых «гостей», которые могут по команде химиков входить в эти поры и покидать их. Очень интересный пример таких гостей — молекулы водорода. Хорошо известно, что в недалеком будущем основным видом топлива будет водород. Предполагают, что к 2025 г. 20 %, а к 2050 г. — все 100 % автомобилей в Европе будут использовать водород в качестве топлива. Водород — идеальное топливо, источники водорода не ограничены (в отличие от невозобновляемых запасов нефти, газа и угля), при сгорании водорода выделяется много энергии и образуется вода, которая, в отличие от углекислого газа, не является парниковым газом. Но у водорода существует и большой недостаток — это взрывоопасный газ, который занимает слишком много места. Задача химиков — создание таких материалов, которые будут способны аккумулировать как можно большее количество водорода. Исследования, выполняемые в различных лабораториях, в том числе в ИНХ СО РАН, показывают, что пористые металл-органические полимеры — чрезвычайно перспективные материалы для решения глобальной задачи хранения водорода.

Тенденции развития мировой химической, фармацевтической, парфюмерной промышленности свидетельствуют о растущей потребности в получении так называемых оптически чистых хиральных органических соединений (хиральность — свойство объекта быть несовместимым со своим изображением в зеркале). Так, большинство лидирующих по продажам современных медпрепаратов — оптически чистые хиральные соединения. К примеру, объём мировых продаж лишь одного препарата (S)-омепразола, применяющегося для лечения язвенной болезни, в 2003 году превышал 3,8 млрд долларов. Как правило, биологической активностью обладает только один оптический изомер, в то время как второй может оказаться ядом, канцерогеном или мутагеном. Требования к оптической чистоте препаратов постоянно растут: в США уже сейчас медпрепараты могут быть допущены к продаже только в виде оптически чистых соединений, поэтому производителям приходится разрабатывать новые эффективные методы разделения сложных органических молекул. В нашем институте совместно с Институтом катализа СО РАН разработаны методы синтеза пористых координационных полимеров на основе оптически чистых органических соединений, например, легко доступной молочной кислоты. Получаемые при этом координационные полимеры сами являются хиральными и могут быть использованы для получения оптически чистых хиральных органических соединений. Пористые координационные полимеры могут быть и нанореакторами, в которых протекают уникальные каталитические превращения.

Представителем молекулярных контейнеров, изучаемых в ИНХ СО РАН, являются кукурбитурилы. Кукурбитурилы — тривиальное название органических соединений, данное им в связи с внешним сходством формы молекул с тыквой (семейство Cucurbitaceae). Действительно, строение этих интересных молекул напоминает тыкву или бочку. Первое такое соединение было получено еще в 1905 г. немецким химиком Р. Берендом. Однако методы того времени не позволили правильно определить состав и структуру кукурбитурила, и лишь сравнительно недавно химикам это удалось сделать. Кукурбитурилы легкодоступны, устойчивы и способны к координации различных частиц, что делает их удобными для синтеза разнообразных супрамолекулярных соединений. Так, кукурбитурил чрезвычайно легко связывает кальций — один из наиболее важных и многофункциональных элементов в живых организмах. По верхнему и нижнему ободу «бочки» расположены атомы кислорода, которые координируют катионы кальция, а те в свою очередь связывают с каждой стороны получившейся супермолекулы еще по «бочке». В результате молекулы кукурбитурила выстраиваются друг над другом и, чередуясь с катионами кальция, образуют бесконечные полимерные цепи — молекулярные «трубы». Такие высокоупорядоченные органические-неорганические гибридные материалы с большими каналами с контролируемыми размером и формой, представляют несомненный интерес для тонкой очистки, разделения и выделения веществ, супрамолекулярного катализа и оптоэлектроники.

Кукурбитурилы являются молекулярными контейнерами и имеют внутренние полости, размеры которых позволяют включать «гостей» — органические молекулы или ионы, с образованием более сложных систем типа «гость-хозяин». Известно, что подобные системы играют исключительно важную роль в самых разнообразных процессах: дыхании и регенерации кислорода растениями, ферментативном катализе, анестезии, формировании колоссальных залежей природного газа на дне Мирового океана (газовые гидраты). Наличие у кукурбитурила одной или двух «крышек» должно создавать благоприятные условия для внедрения и удержания «гостя» в полости супермолекулы. Закрывая «бочку» «крышками», мы вполне надежно размещаем в ней «гостей». Ясно, что «гости» способны покинуть «бочку» только при открытых «крышках». Можно ли подобрать экспериментальные условия, которые позволили бы открывать и закрывать «крышки», впускать и выпускать «гостя» из полости? Да, и, как оказалось, очень легко.

Изучение обратимого включения «гостей» в полость молекулы «хозяина» представляет интерес не только с научной точки зрения. Оно вносит существенный вклад и в развитие исследований по проблеме транспорта веществ, в том числе лекарств, и позволяет осуществлять направленное конструирование молекулярных «контейнеров». За счет взаимодействия «гость-хозяин», например, можно включать в полости молекулярных контейнеров сильнодействующие лекарственные препараты, избирательно доставлять их в необходимое место в организме человека и в нужный момент открывать «крышки», чтобы лекарство в нужном месте и в нужное время могло оказать терапевтический эффект.

Таким образом, супрамолекулярная химия — мощный инструмент направленного получения новых наноматериалов, имеющих перспективы широкого применения.

стр. 9

Наука в Сибири
N 44 (2579)
9 ноября 2006 г.

ЕДИНСТВЕННО ВЕРНЫЙ ПУТЬ

Среди потенциальных резидентов технопарка — Институт неорганической химии СО РАН. Предполагается на площади 3000 кв. м развернуть производство сцинтилляционных элементов на основе кристаллов германата висмута и других кристаллов.

Л. Юдина, «НВС»

О том, что направление имеет хорошо очерченные перспективы развития, говорит факт его создания, планомерного расширения и наращивания потенциала — даже в самые сложные для страны годы. Сегодня участок по производству сцинтилляционных элементов ВGО, начинавшийся с двух комнат, занимает в институте площадь в тысячу квадратных метров. По существу, это мини-завод в научно-исследовательском институте. Участок включает стадии выращивания кристаллов, оптико-механическую обработку и тестирование сцинтилляционных элементов, а также переработку отходов производства германата висмута. Продукция идет, буквально, «с колес» — кристаллы ИНХа нужны для выполнения крупных международных научно-технических проектов в области физики высоких энергий и космической астрофизики, для зарубежной медицинской техники.

Руководитель научно-производственной группы по выращиванию кристаллов к.х.н. Ян ВАСИЛЬЕВ, много лет выступая на мероприятиях разного характера, доказывал, что направление по выращиванию кристаллов имеет большой нереализованный потенциал развития.

— Ян Владимирович, создание технопарка в Академгородке позволит вам развернуться в полную силу?

— Очень хочется на это надеяться! Иного пути развития я сейчас не вижу. Когда-то мы передавали свои технологии на промышленные предприятия. Сегодня в России нет предприятий, которые были бы способны воспринять разработки. Решение развивать производство в институте — вынужденное решение, и только благодаря этому ростовая тематика сохранилась. Только что в Москве проходила ХII Национальная конференция по росту кристаллов. Так среди «немосковских» институтов ИНХ оказался на втором месте по представительству, уступив лишь харьковскому Институту монокристаллов.

— Вы как бы сами себя переросли?

— И об этом давно ведем речь. Объясню, в чем сегодня проблема. Достигнутые результаты вместе с благоприятной рыночной конъюнктурой обеспечили предпосылки для создания полномасштабного производства. Более того, динамично возрастающий спрос имеет и свою оборотную сторону — угрозу потери рынка (несмотря на превосходство в качестве) из-за отставания темпов роста производства от темпов роста потребления. Соответственно, основной целью проекта, представленного в технопарк, является увеличение объемов производства кристаллов BGO и изделий из них в разы. Параллельно в институте планируются НИОКР по дальнейшему совершенствованию технологии выращивания кристаллов BGO и повышению производительности ростового оборудования.

Возможности дальнейшего развития в рамках опытного производства ИНХ практически исчерпаны. Более того, сегодня экспансия производства в институте идет уже в ущерб научно-исследовательским работам. Актуальное на сегодня многократное увеличение масштабов производства, переход к выпуску серийных изделий, сопровождающийся как увеличением общей численности занятых, так и увеличением доли занятых рабочими профессиями, не соответствуют статусу и задачам академического института. В связи с этим на базе действующего опытного производства планируется организация промышленного предприятия по выращиванию сцинтилляционных кристаллов и производству изделий из них, включая разработку проекта и строительство специализированного корпуса с площадью рабочих помещений не менее 3000 кв. м (или переоборудование одного из имеющихся лабораторных зданий), а также приобретение и разработку оборудования для роста и обработки кристаллов, подготовку и обучение персонала.

— Имеете в виду — специфическую подготовку?

— Я полагаю, что базовая подготовка должна быть одинаковой, но потом молодые специалисты должны иметь свободу выбора в зависимости от мотивации. Сейчас у них только один путь — академический институт, в котором по последней реформе штатное расписание определено на годы вперед. А ведь современная промышленность не может развиваться без грамотных инженеров-исследователей высшей квалификации. Убежден: брать надо качеством, а не количеством. И сегодня не следует проводить квалификационного барьера между теми, кто занят исследованиями в лабораториях институтов, и теми, кто работает в наукоемком производстве. К сожалению, у нас даже официально (возьмите сетку ЕТС) ученый считается выше инженера — это наша беда, имеющая давнюю и устойчивую традицию.

— Технопарк — один из вариантов объединения интересов на пользу обществу?

— Сейчас, кажется, уже всеми признается необходимость перехода на инновационный путь развития, развития высокотехнологичного производства. С созданием технопарка мы опаздываем. Вспомните «пояс внедрения» Лаврентьева и другие идеи в этом направлении. Но реализовано бесконечно мало. Снова обращусь к нашему примеру. Наши зарубежные заказчики понять не могут, что нам мешает, имея в руках технологии, прибыль, спрос на продукцию, увеличить объемы производства, если они готовы даже нас инвестировать. Сегодня мы импортируем сырье, а экспортируем изделия. Это ли не интерес государства?

— Теперь все основные проблемы, можно считать, будут решены?

— Будем надеяться. Но много вопросов предстоит еще прорабатывать. Пока наш проект, если хотите, рассматривает чисто технократический и экономический аспекты вопроса, оставляя в стороне вопросы статуса производства, вопросы собственности и т.п. Как будет осуществляться взаимодействие академических институтов с фирмами и предприятиями Технопарка? В каких отношениях будут состоять резиденты Технопарка с Сибирским отделением? Обратимся к нашему случаю. Участок по производству кристаллов — часть института. Каков будет его статус, если он разместится на территории технопарка? По-прежнему частью института? Но дело не только в площадях, сегодня предпринимательская деятельность в институтах РАН законодательно ограничена. Мнений на этот счет много, они противоречивы, как, впрочем, и законодательство. Подводных камней здесь много.

— Приходится решать блок экологических проблем — как вы к этому относитесь?

— Конечно, их решать нужно, но только я не верю, что если чего-то не делать и не строить, то от этого природа сохранится. Вопрос, как делать и как себя вести? В западноевропейских странах при их то плотности населения и предприятий экологическую обстановку не сравнить с нашей. Знаете, сейчас на велосипеде стало невозможно по лесу проехать. Лес не то что замусорен, свалки кругом. В некоторых местах впору надевать защитный комбинезон и противогаз.

— Ян Владимирович, а не может такое случиться, что в технопарке вы будете производить много-много продукции, а спрос на нее упадет? Что тогда?

— Конечно, на обозримое будущее у нас эти вопросы проработаны. Но никто не застрахован от того, что некто выведет на рынок лучший или совсем другой продукт. Давно ли сервисные центры цветной фотографии сделали ненужной домашнюю фотокухню? И вот, на наших глазах пленочная фотография уходит со всеми своими достижениями, ее вытеснила цифровая. Это — неотъемлемое свойство научно-технического прогресса, я бы даже сказал — жестокое свойство. Выход в том, чтобы не стоять на месте, быть в курсе современного развития научных и технических тенденций, динамично перестраиваться. И в этом деле первейшая роль принадлежит как раз научным исследованиям.

Фото В. Новикова
стр. 12

Наука в Сибири
N 13 (2548)
1 апреля 2006 г.

ЕСТЬ НЕПОКОЙ В ХАРАКТЕРЕ ТВОЕМ

Заведующему лабораторией Института неорганической химии СО РАН доктору химических наук Владиславу ТОРГОВУ присвоено звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации».

Л. Юдина, «НВС»

Трудовой стаж Владислава Германовича в Сибирском отделении почти совпадает с возрастом СО РАН. В ИНХе он — истинный патриарх, дольше него в институте никто не работает: в трудовой книжке В. Торгова значится — «принят на должность старшего лаборанта 1 января 1958 года».

Но долгий временной отрезок пребывания в одной географической точке, на определенном «объекте» не воспринимается как монотонный обстоятельный хронометраж повседневных дел и событий. Эти годы, окрашенные, кажется, во все цвета радуги, пролетели, как единый миг, промчались, оставляя отметки в памяти.

Десант из молодых специалистов (трое окончили престижный МГУ, трое — знаменитую «Менделеевку», немного снобы и чуть-чуть романтики) прибыл из Москвы в замороженную, засыпанную снегом Сибирь, чтобы покорить ее и делать здесь настоящую большую науку. Отправлял их из столицы и напутствовал сам академик Михаил Алексеевич Лаврентьев.

У В. Торгова среди немногочисленного багажа имелись два особо ценных ящика со стеклянной химической посудой, чтобы без промедления начать благородный труд на научной ниве. Тема исследований была определена окончательно — модное по тем временам (сохранившее актуальность и поныне) экстракционное направление: разделение редкоземельных элементов методом экстракции.

Об Академгородке 60-х сегодня складывают легенды. Многое в нем было такого, что отличало от других мест обитания, и прежде всего — дух свободомыслия, атмосфера творчества, узы братства. И даже «дух мятежный» воспринимался как явление вполне допустимое и даже закономерное. Молодые в любую минуту готовы были встать на борьбу с несправедливостью, явной или кажущейся. «Есть непокой в характере твоем», — сказано о таких, как они.

— Владислав Германович, полагаю, первые годы пребывания в Сибири, наложившие отпечаток на всю дальнейшую жизнь, можно выделить в отдельный этап?

— Вся наша жизнь — как столбовая дорога, переход от одного этапа к другому. И, конечно, многое зависит от того, удачным ли был старт. Сейчас совершенно точно могу заявить — удачным. Формирование института шло согласно гуманным принципам. Корифеев в ИНХе было не так много, в основном, молодые, довольно самоуверенные люди, которые очень хотели хорошо работать и непременно на современном оборудовании. Очень самостоятельный был народ!

И хотя не было ни подходящей аппаратуры, ни помещений, трудности воспринимались как временное явление, преодолевать которые — в характере молодежи. Мы брались за любую работу — грузили, скребли, мыли, не требуя никакой платы за сверхурочную работу не по специальности, за неквалифицированный труд.

Правда, случалось, бузили (в основном, на моральные темы) и даже входили в конфликт с администрацией. В силу моего беспокойного характера молодежь поставила меня во главе институтского профсоюза.

Убежден: в том, что коллектив ИНХа стал крепким, сплоченным, высокопрофессиональным во многом заслуга его первых сотрудников — корни явления уходят в те далекие годы.

— А какие успехи фиксировались на научной ниве?

— Многие работы обращали на себя внимание. В 61-м, на I молодежной конференции СО РАН я выступил с докладом об экстракционном разделении редкоземельных элементов, отмеченном грамотой Обкома комсомола. В 1964-м защитил кандидатскую.

Об институте заговорили и за пределами Сибирского отделения. Разработки ИНХа, в частности, по экстракции (направление возглавлял директор института академик А. В. Николаев) расходились по стране.

В те годы было принято постановление ЦК КПСС о передаче опыта предприятий среднего машиностроения в цветную металлургию. Экстракционные методы и технологии как раз и были «камнем преткновения». Их широко использовали и используют до сих пор на радиохимических производствах. Опыт этот и предстояло освоить другой отрасли промышленности. Создавались соответствующие службы. Анатолия Васильевича назначили председателем одной из секций вновь организованного при Госкомитете научного Совета по экстракции и сорбции. Он предложил мне стать его помощником — ученым секретарем.

Начался новый этап в моей жизни. Я уже был старшим научным сотрудником, однако, много времени в течение почти семи лет было занято разного рода организационными делами. Участвовал в создании в Новосибирске «Гидроцветмета», мотался по стране — по ведущим предприятиям цветной металлургии России, Узбекистана и Казахстана, что, несомненно, пошло мне на пользу.

— Ездили по промышленным предприятиям с определенной миссией?

— Проблем хватало! На многих из заводов использовали предложенные ИНХом технологии и методы, и важно было знать, как работают они и какие коррективы следует внести.

На научную работу у меня оставалось совсем мало времени, а пора было браться за докторскую — к этому подталкивал и академик Николаев. Полномочия ученого секретаря секции Совета по экстракции и сорбции я с себя сложил и вплотную занялся диссертацией, тема которой — координационная экстракция металлов. Под моим руководством тогда уже защитили кандидатские диссертации четыре сотрудника (на сегодня подготовлены два доктора и 11 кандидатов), на счету было 20 внедренных и несколько перспективных разработок на выходе.

— С защитой проблем не было?

— Были проблемы! Защищался я в 1977-м, когда в очередной раз было решено, что с ученых надо спрашивать построже, а то они, дескать, не в ту сторону идут. ВАК свирепствовал, многие работы «морили», многие — отклоняли.

А поскольку характер у меня — вы уже поняли какой, желающих «уесть» Торгова было предостаточно. Диссертацию отправили на отзыв известному ученому, с которым мы постоянно дискутировали. В отзыве он отметил, что работа — очень хорошая, а сам диссертант — не очень. Меня вызвали на ковер в ВАК, откуда я вышел, как утверждали очевидцы, бледно-серого цвета. Но — с победой!

— Много у вас в жизни было острых ощущений?

— Я даже два дня был директором института!

— Отчего так непродолжительно?

— История такова. Руководство ИНХ и Красноярский крайком предложили мне возглавить в Красноярске Институт химии и химической технологии. Я очень сомневался — принять или не принять предложение. С одной стороны, льстит самолюбию, должность уважаемая, престижная. К тому же в Красноярске у меня друзья, настойчиво зовут. Но, с другой стороны, сросся с Академгородком, с ИНХом. Расставание — тяжелейшее из испытаний.

И все-таки поддался на уговоры, согласился. Два дня директорствовал и думал при этом: «А почему меня не приглашают к Борескову?» Георгий Константинович, главный химик Сибирского отделения, обязательно благословлял, давал добро при назначении на такой пост. Оказывается, пока я раздумывал, вопрос перерешили. И я впервые со всей полнотой ощутил, что такое гора с плеч.

— Вы довольно длительное время были заместителем директора ИНХа?

— Где-то лет шесть. И скажу честно, целиком отдавался институтским делам. На должности зам. директора были в то время Борис Иванович Пещевицкий, Лев Николаевич Мазалов, Игорь Елисеевич Пауков, и все работали самоотверженно. Для нас всегда была важна репутация института, его престиж, наконец, доброе имя ИНХа. И мы ему служили честно. Институт славился тем, что в нем дружный коллектив, много талантов, кипит культурная, спортивная жизнь, и администрацией этот стиль всегда поддерживался.

— У каждого из замов при всем при этом был свой круг обязанностей. Вы за что отвечали?

— За договорную деятельность. У ИНХа было много контактов с промышленностью, но следовало налаживать новые связи, чем я и занимался. Говорят, довольно успешно.

— Отчего же оставили должность?

— Все та же юношеская страсть к борьбе за справедливость! Зато после смог полностью сосредоточиться на интересах своей лаборатории экстракции химических процессов.

— Известно, что лаборатория ваша в содружестве с коллегами сделала много полезного. Вот, например, читаю в одной из бумаг: «При активном участии В. Г. Торгова был организован выпуск крупных партий нефтяных сульфидов и сульфоксидов, внедрена технология получения редкого металла, разработаны и прошли укрупненные испытания гидрометаллургические схемы переработки концентратов благородных металлов на основе первичного и вторичного сырья. А также процессы коллективного извлечения и разделения тантала и ниобия, молибдена и вольфрама, серебра и палладия из различных типов технологических растворов. Экстракционные способы извлечения золота, платиновых и редких металлов были применены для разработки комплекса экстракционно-инструментальных методик определения низких (вплоть до кларковых) содержаний этих металлов в разнообразных природных и технологических объектах, объектах окружающей среды и для анализа высокочистых металлов на микропримеси, которые используются во многих (более 50) геологических организациях, в цветной металлургии и других ведомствах».

— Эти результаты я бы отнес ко второму периоду научной жизни. Последние пять лет занимаемся еще одной серьезной проблемой — повышением экологической безопасности обращения с радиоактивными отходами.

— А как же эта проблема связана с тематикой, которой занимались прежде?

— Напрямую. По данным МАГАТЭ, к 2030 году накопленные запасы осколочных платиноидов, в частности, наиболее дорогостоящего родия в отработанном ядерном топливе будут сопоставимы с запасами в минеральном сырье. В действующих радиохимических технологиях осколочные благородные металлы находятся в жидких радиоактивных отходах. Нами выполнен цикл исследований по разработке научных основ экстракционного выделения осколочных платиноидов (рутений, родий, палладий) из жидких отходов регенерации отработанного ядерного топлива атомных электростанций.

Тут что еще существенно. Предварительное выделение осколочных платиноидов, помимо сохранения перспективного и альтернативного источника платиноидов (3-30 кг/т), повышает экологическую безопасность при обращении с жидкими отходами при их остекловывании и захоронении. Нерешенных вопросов в этой сфере еще множество — во всем мире к ним приковано внимание. Главные задачи: фракционирование радиоактивных отходов с целью их дальнейшего использования (Cs, Sr, платиноидов), захоронение (актинидов и лантанидов) или превращение радиоактивных изотопов в стабильные (трансмутацию). Над их решением работаем совместно с ведущими организациями Москвы (ВНИИНМ), Санкт-Петербурга (Радиевый институт). Сочетание накопленного в этой области опыта и современных методов исследования дает очень неплохие результаты.

— А зарубежные коллеги в соавторах есть?

— Международное сотрудничество осуществляется с 1997 года. Первым был проект «Коперникус» с участием Франции, Италии и нескольких российских и украинских институтов. Затем — два проекта МНТЦ. В настоящее время выполняется интеграционный проект совместно с ИОХ НАН Украины.

Но проблема фракционирования радиоактивных отходов — долгоживущая, комплексная, требующая совместных исследований ученых многих специальностей. В нее необходимо вкладывать деньги, и немалые. Сами знаете — коль заходит речь о финансировании, сразу выстраивается полоса препятствий, которую сложно преодолеть.

— Владислав Германович, все хочу спросить: характер за эти годы стал более управляемым, спокойным?

— Признаюсь, не стал! Не получается, хотя уговариваю себя не принимать все близко к сердцу. Но… Иной раз сижу на Ученом совете, слушаю, постепенно накаляюсь. Уговариваю себя: «Спокойно, спокойно, я ни во что не вмешиваюсь…». Но бесполезно. Свою точку зрения стараюсь отстаивать до конца.

* * *

Когда заговорила с директором Института неорганической химии доктором химических наук Владимиром Петровичем Фединым о Владиславе Германовиче, тот выразился однозначно: «Это один из самых нужных в институте людей. Всегда активен, инициативен, принципиален».

Фото В. Бякина
стр. 6

Наука в Сибири
N 45 (2531)
18 ноября 2005 г.

СОЕДИНЕНИЯ НЕОЖИДАННЫЕ
И МНОГООБЕЩАЮЩИЕ…

Приход ноября Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН ознаменовал проведением международной конференции «Новые границы современной координационной химии». Что включает в себя понятие «новые границы», в чем состоит его суть — об этом и пойдет беседа с председателем Оргкомитета конференции, заведующим лабораторией ИНХ, доктором химических наук Владимиром ФЕДОРОВЫМ.

— Координационная химия — наука давняя, основные законы которой были сформулированы крупным ученым Вернером, — отметил Владимир Ефимович. — Уместно отметить, что российские ученые внесли в этот раздел химии очень большой вклад. Однако координационная химия непрерывно развивается, зачастую выходя на направления совершенно неожиданные, за границы классических представлений. Одним из таких ответвлений координационной химии являются кластерные соединения.

В рамках классической координационной химии рассматривались моноядерные комплексы — соединения, содержащие металлический центр (ион металла), окруженный различными анионами или нейтральными молекулами (лигандами). В кластерных соединениях вместо одного иона металла находится группа ковалентно связанных металлов. Такую группу из атомов металла и называют металлокластером. Изучение реакций и свойств подобных соединений составляет предмет кластерной химии.

Сегодня кластеры уже не являются редкостью или экзотикой, их интенсивно изучают во многих лабораториях мира, накоплена масса любопытнейшей информации, есть все основания ожидать новых «открытий чудных». Возможности современного синтеза столь велики, что чуть ли не ежедневно химики сообщают об открытии новых, еще вчера неизвестных миру соединений с необычной стехиометрией, кристаллической структурой и удивительными свойствами.

Если бы сегодня Д. И. Менделеев взялся составлять свою знаменитую Периодическую систему элементов (такая таблица обязательно висит в любой химической лаборатории), он попросту не смог бы справиться с таким огромным и разнообразным материалом, систематизировать его и расставить элементы в предсказательные ряды. Ведь когда ученый открывал Периодический закон, были известны более-менее простые, наиболее характерные, типичные соединения. Особую роль в систематизации свойств элементов сыграли соединения высших степеней окисления. Их классификация поддавалась определенной логике. Химия сегодняшнего дня чрезвычайно сложна, разнообразна, неожиданна, непредсказуема. В полной мере это относится к химии кластерных соединений. Здесь не может быть застывших форм, шаблона. Появляются новые оригинальные синтетические подходы к получению самых сложных полиядерных координационных соединений, которые открывают новые горизонты не только перед химией, но и перед другими разделами науки и технологиями, где могут найти применение подобные сложные материалы. Именно поэтому на нашей конференции и был сделан главный акцент на всем том, что появляется и создается в новых границах современной координационной химии.

— Можно предположить, что главное внимание на конференции было обращено на фундаментальные проблемы?

— В любом исследовании, по-видимому, всегда можно различить две ипостаси: проблемы фундаментальные, как правило, рассматриваются с прицелом на полезность в перспективе того или иного объекта, возможности его конкретного применения. Оба подхода были в центре внимания участников конференции. Однако можно было заметить, что отечественные докладчики больше освещали результаты фундаментальных исследований. Наше традиционное мировоззрение строится на представлении, что Академия наук должна уделять основное внимание именно фундаментальной стороне разрабатываемой проблемы. С этого обычно мы и начинаем. В ходе детальных исследований можно обнаружить практические «выходы», после чего начинается проработка прикладных аспектов.

У иностранцев, особенно у японцев и корейцев, как известно, другой подход. Чаще всего они начинают углубленно изучать те материалы, которые проявили себя с практической стороны, чтобы извлечь еще больше пользы.

— Иными словами, вы идете «от печки», а иностранные коллеги — к ней?

— И тем не менее, все мы прекрасно понимаем, что основа знаний — наука фундаментальная, она обеспечивает крепкий фундамент приложений и их эффективность.

Японцы представили участникам конференции координационные комплексы, демонстрирующие многоэлектронные обратимые процессы окисления-восстановления. Речь шла о комплексах, которые, как говорят химики, способны к редокс-превращениям, то есть, реакциям, в которых по ходу окислительно-восстановительных превращений вещество отдает или принимает электроны. Синтезированы трехъядерные кластерные олигомерные комплексы рутения, способные обратимо и последовательно отдавать или принимать один, другой, третий электрон; и так — до 22 электронов. Если же из подобных комплексов собрать дендример третьей генерации, то такая система может обратимо передавать 66 электронов в три стадии. Это фантастический результат, поскольку обычные координационные соединения характеризуются одно-двух-электронными превращениями. Доклад об этой совершенно необычной работе, сулящей хорошие перспективы для практической реализации, сделал профессор университета Тохоку г-н Ито, председатель Японского химического общества.

— И где могут пригодиться подобные комплексы?

— Они перспективны в электронике, в частности, молекулярной электронике, при создании определенных устройств, способных работать на окислительно-восстановительных эффектах — ведь это процессы с участием электронов.

— Владимир Ефимович, вашу конференцию не назовешь особо масштабной по количеству участников и кругу обсуждаемых проблем. Она так и задумывалась?

— Именно! Мы не ставили задачи объять необъятное. Конференцию скорее можно назвать локальной. Мы пригласили конкретных специалистов, занимающихся современными аспектами координационной химии — 6 японцев, 3 корейцев и француза. Со всеми ими у Института неорганической химии установились прочные деловые и дружеские отношения. Мы очень хорошо понимаем друг друга. С большинством из приехавших на конференцию профессоров есть совместные статьи, опубликованные в престижных научных журналах. С корейскими коллегами уже выполняются совместные научные проекты. Подготавливаем проекты с японцами и французами.

Конференция — это не только обмен идеями, информацией. Это и замечательный способ поддерживать и укреплять завязавшиеся отношения. Известно, что научные исследования сегодня, пожалуй, как никогда ранее, требуют больших затрат, ведения исследований на совершенном оборудовании нового поколения, коего в отечественных лабораториях зачастую нет. Иностранные коллеги предоставляют нам такие возможности. Сотрудники ИНХа могут подолгу работать у них, продолжая начатые «дома» исследования. В таком режиме были получены и исследованы многие комплексы, о которых мы так подробно говорили на нынешней конференции. Целый ряд докладов был сделан в соавторстве с нашими партнерами.

— Как Институт неорганической химии выглядел на фоне других участников?

— Весьма убедительно. Наших докладов было половина от общего числа, и уровень их не вызывал сомнений. Следует отметить, что российская наука в области координационной химии вообще занимает лидирующие позиции, хорошо известны среди специалистов и достижения сибиряков. В области кластерной химии не один год активно работают две лаборатории ИНХ — директора института профессора Владимира Федина и моя. В синтезе новых оригинальных кластерных соединений, можно сказать без ложной скромности, мы преуспели больше зарубежных коллег.

— Какими работами, как заведующий лабораторией, вы лично можете гордиться?

— Проведены совершенно оригинальные исследования по кластерам рения — металла, недостаточно изученного на настоящий день. Химия его сложна, работы с рением дорогостоящи. Лаборатория в изучении рения во многих отношениях стала первопроходцем, пионером. Это отмечалось и на данной конференции. Недавно в престижнейшем международном химическом журнале с высоким рейтингом, попасть на страницы которого — большая честь, опубликована наша научная статья, посвященная синтезу новых кластерных халькоцианидных соединений, содержащих в своем составе 12 атомов рения, да еще с включенным между двумя октаэдрами рения атомом углерода.

— Такой структуры не существовало прежде?

— Она открыта впервые. Соединение обладает оригинальным составом, архитектурой, свойствами.

Другое интересное направление развивается в лаборатории проф. В. Федина. Исследователи этой лаборатории изучают взаимодействия между большими молекулами, включая кластерные комплексы и оригинальные органические молекулы, такие как кукурбитурилы. Такие взаимодействия, которые характеризуются тонкой наладкой межатомных связей, представляют предмет супрамолекулярной химии. Несмотря на юный возраст подобных исследований, здесь уже получен богатый материал, порой довольно неожиданный. На эту тему профессор Федин прочел интересную часовую лекцию.

— Владимир Ефимович, можно ли назвать выступление, на которое отреагировал каждый участник?

— Поскольку мы собрали специалистов, настроенных на одну волну, то каждое выступление содержало информацию, которая, по моему убеждению, была востребована коллегами. Выше я уже отмечал сообщение профессора Ито о многоэлектронных редокс-превращениях в кластерных комплексах. Можно упомянуть также доклад профессора Ямашита, который я бы назвал концептуальным. Он считает, что XXI век будет веком фотоники. Электроника в общем-то исчерпала свои возможности. В последние годы шел стремительный процесс миниатюризации электронных устройств, исходя из задач увеличения скорости и объемов передачи информации. Сегодня возможности электронных устройств подошли к физическому пределу. Следующий шаг будет сделан в области фотоники, и задачи будет решать уже свет. Фотонике тоже потребуется молекулярный дизайн, строительство из отдельных молекул «запрограммированных» конструкций, которые будут работать на передачу информации с помощью света. Профессор нарисовал просто захватывающие перспективы, открывающиеся возможности, четко и красиво сформулировал задачи исследователей в этом направлении. По сути, речь идет о выработке нового направления в области химии.

— Владимир Ефимович, помнится, одно время вы увлеченно занимались сверхпроводниками, и лаборатория ваша называлась «химии сверхпроводников». Лет десять назад информация о них буквально заполняла страницы газет, столько надежд связывали с новыми сверхпроводниками…

— Мы продолжаем заниматься сверхпроводниками, правда, не столь активно, как прежде. Но приоритет в настоящее время — кластерная химия. Сверхпроводники, скажем так, не обнаружили тех выдающихся свойств, которые от них ожидали.

— В чем сверхпроводники не оправдали ожиданий?

— Прогнозы позволяли надеяться, что они будут широко использоваться в практике, в реальной жизни. Все думали — теперь начнем работать при азотных, а не гелиевых температурах, отступят многие технические сложности, сверхпроводники станут доступными и совершат технический переворот. Однако оксидные сверхпроводники оказались «капризными», их природа не позволила так просто использовать эти керамические материалы в технических устройствах: слишком низкое значение плотности критического тока сводит на нет преимущества по другим параметрам. С такими сверхпроводниками можно работать в вариантах тонких пленок или монокристаллов, где получаются высокие сверхпроводящие характеристики. А к более широкой «повседневной» жизни, о чем мечталось, они оказались не приспособлены.

— Вернемся к конференции. Научные форумы с такой тематикой традиционны?

— Конкретно по данной проблеме собрались второй раз. Первая конференция состоялась в Японии в Хоккайдском университете г.Саппоро, ее организатором выступил профессор Сасаки. Я был приглашен на эту конференцию и выступил там с докладом. На конференции решили, что будем собираться и впредь. Сразу прозвучало пожелание следующую встречу организовать в Новосибирске, что и было осуществлено. Все, кого пригласили, с удовольствием приехали — в Сибири из них не был никто.

— Конечно, увезли с собой самые лучшие впечатления?

— Как и все приезжающие в Академгородок гости, они были восхищены добротой и приветливостью людей, высоким уровнем исследований сибирских ученых. Убедились: все, что пишут о здешних местах — истинная правда.

— Культурная программа, предложенная сибиряками, была как всегда на высоте?

— Да уж постарались мы! Программа была полноценной, насыщенной, сбалансированной. Мы все вместе даже сходили в театр. Чтобы окончательно очаровать гостей, показывали то лучшее, чем славится Академгородок и город Новосибирск. Думаю, данное обстоятельство сыграло не последнюю роль, когда речь зашла о выборе места проведения следующей конференции. Все иностранные гости захотели снова приехать в Сибирь.

— Знай наших!

Л. Юдина
Фото  В. Новикова
стр. 6