Графен: мифы и реальность

Автор: Алла Аршинова

Дата: 23.11.2010

От редакции: затрагивая тему модернизации экономики России и развития высоких технологий в нашей стране, мы ставили задачу не только обратить внимание читателей на недостатки, но и рассказать о положительных примерах. Тем более что таковые есть, и немало. На минувшей неделе мы рассказывали о разработке в России топливных элементов, а сегодня поговорим о графене, за изучение свойств которого «бывший наш народ» недавно получил Нобелевскую премию. Оказывается, и в России, а точнее - в Новосибирске, над этим материалом работают весьма серьезно.

Кремний как основа микроэлектроники прочно завоевал позиции в пространстве высоких технологий, и произошло это не случайно. Во-первых, кремнию относительно легко придать нужные свойства. Во-вторых, он известен науке давно, и изучен «вдоль и поперек». Третья причина заключается в том, что в кремниевые технологии вложены поистине гигантские средства, и делать сейчас ставки на новый материал, пожалуй, мало кто решится. Ведь для этого придется перестраивать огромную промышленную отрасль. Вернее, строить ее почти с нуля.

Тем не менее, есть и другие претенденты на лидерство в качестве полупроводникового материала. Например, графен, который после вручения Нобелевской премии за изучение его свойств, стал очень моден. Для перехода на него с кремния действительно есть основания, так как графен обладает рядом существенных преимуществ. Но получим ли мы в итоге «электронику на графене» - еще не ясно, потому что рядом с достоинствами притаились и недостатки.

Чтобы поговорить о перспективах графена в микроэлектронике и о его уникальных свойствах, мы встретились в Новосибирске с главным научным сотрудником Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, доктором химических наук, профессором Владимиром Федоровым.

Алла Аршинова: Владимир Ефимович, каковы современные позиции кремния в микроэлектронике?

Владимир Федоров: Кремний очень давно используется в отрасли в качестве основного полупроводникового материала. Дело в том, что он легко легируется, то есть, в него можно добавлять атомы различных элементов, которые направленным образом изменяют физические и химические свойства. Подобная модификация высокочистого кремния позволяет получать полупроводниковые материалы n- или р-типа. Таким образом, направленным легированием кремния регулируют важные для микроэлектроники функциональные свойства материалов.

Кремний - действительно уникальный материал, и именно это является причиной того, что в него вложено столько сил, средств и интеллектуальных ресурсов. Фундаментальные свойства кремния изучены настолько детально, что есть распространенное мнение о том, что ему просто не может быть замены. Однако недавние исследования графена дали зеленый свет другой точке зрения, которая заключается в том, что новые материалы могут быть доведены до такой степени, что смогут заменить кремний.

Кристаллическая структура кремния

Подобные дискуссии возникают в науке периодически, и разрешаются они, как правило, только после серьезных исследований. Например, недавно была схожая ситуация с высокотемпературными сверхпроводниками. В 1986 году Беднорц и Мюллер открыли сверхпроводимость в барий-лантан-медном оксиде (за это открытие им была присуждена Нобелевская премия уже в 1987 году – через год после открытия!), которая обнаруживалась при температуре, значительно превышающей значения, характерные для известных к тому времени сверхпроводящих материалов. При этом по строению купратные сверхпроводящие соединения значительно отличались от низкотемпературных сверхпроводников. Затем лавинообразные исследования родственных систем привели к получению материалов с температурой сверхпроводящего перехода 90 К и выше. Это означало, что в качестве хладоагента можно использовать не дорогой и капризный жидкий гелий, а жидкий азот - в газообразном виде его в природе очень много, и к тому же он существенно дешевле гелия.

Но, к сожалению, эта эйфория вскоре прошла после тщательных исследований новых высокотемпературных сверхпроводников. Эти поликристаллические материалы, как и другие сложные оксиды, подобны керамике: они хрупкие и непластичные. Оказалось, что внутри каждого кристалла сверхпроводимость имеет хорошие параметры, а вот в компактных образцах критические токи достаточно невысокие, что обусловлено слабыми контактами между зернами материала. Слабые Джозефсоновские переходы (Josephson junction) между сверхпроводящими зернами не позволяют изготовить материал (например, сделать провод) с высокими сверхпроводящими характеристиками.

Солнечная батарея на основе поликристаллического кремния

С графеном может получиться такая же ситуация. В настоящее время у него найдены очень интересные свойства, но еще предстоит провести широкие исследования для окончательного ответа на вопрос о возможности получения этого материала в промышленном масштабе и использования его в наноэлектронике.

Алла Аршинова: Объясните, пожалуйста, что такое графен, и чем он отличается от графита?

Владимир Федоров: Графен – это моноатомный слой, образованный из атомов углерода, который, как и графит, имеет решетку в форме сот. А графит это, соответственно, уложенные друг на друга в стопочку графеновые слои. Слои графена в графите связаны между собой очень слабыми Ван-дер-Ваальсовыми связями, потому и удаётся, в конце концов, оторвать их друг от друга. Когда мы пишем карандашом, это пример того, что мы снимаем слои графита. Правда, след карандаша, остающийся на бумаге, это еще не графен, а графеновая мультислойная структура.

Теперь каждый ребенок может на полном серьезе утверждать, что он не просто переводит бумагу, а создает сложнейшую графеновую мультислойную структуру

А вот если удается расщепить такую структуру до одного слоя, тогда получается истинный графен. Подобные расщепления и провели Нобелевские лауреаты по физике этого года Гейм и Новоселов. Им удалось расщепить графит с помощью скотча, и после исследования свойств этого «графитового слоя» выяснилось, что у него очень хорошие параметры для использования в микроэлектронике. Одним из замечательных свойств графена является высокая подвижность электронов. Говорят, графен станет незаменимым материалом для компьютеров, телефонов и прочей техники. Почему? Потому что в этой области идет тенденция на ускорение процедур обработки информации. Эти процедуры связаны с тактовой частотой. Чем выше рабочая частота, тем больше можно обработать операций в единицу времени. Поэтому скорость носителей заряда очень важна. Оказалось, что у графена носители заряда ведут себя как релятивистские частицы с нулевой эффективной массой. Такие свойства графена действительно позволяют надеяться, что можно будет создать устройства, способные работать на терагерцовых частотах, которые недоступны кремнию. Это одно из наиболее интересных свойств материала.

Нобелевские лауреаты по физике 2010 года Андрей Гейм и Константин Новоселов

Из графена можно получить гибкие и прозрачные пленки, что также очень интересно для целого ряда применений. Еще одним плюсом является то, что это очень простой и очень легкий материал, легче кремния; к тому же в природе углерода предостаточно. Поэтому если действительно найдут способ использовать этот материал в высоких технологиях, то, конечно, он будет иметь хорошие перспективы и, возможно, заменит в коне концов кремний.

Но есть одна фундаментальная проблема, связанная с термодинамической устойчивостью низкоразмерных проводников. Как известно, твердые тела подразделяются на различные пространственные системы; например, к системе 3D (three-dimensional) относят объемные кристаллы. Двумерные (2D) системы представлены слоистыми кристаллами. А цепочечные структуры относятся к одномерной (1D) системе. Так вот низкоразмерные – 1D цепочечные и 2D слоистые структуры с металлическими свойствами с термодинамической точки зрения не устойчивы, при понижении температуры они стремятся превратиться в систему, которая теряет металлические свойства. Это так называемые переходы «металл-диэлектрик». Насколько устойчивы будут графеновые материалы в каких-то устройствах, еще предстоит выяснить. Конечно, графен интересен, как с точки зрения электрофизических свойств, так и механических. Считается, что монолитный слой графена очень прочен.

Алла Аршинова: Прочнее алмаза?

Владимир Федоров: Алмаз обладает трехмерными связями, механически он очень прочный. У графита в плоскости межатомные связи такие же, может, и прочнее. Дело в том, что с термодинамической точки зрения алмаз должен превращаться в графит, потому что графит стабильнее алмаза. Но в химии есть два важных фактора, которые управляют процессом превращения: это термодинамическая стабильность фаз и кинетика процесса, то есть скорость превращения одной фазы в другую. Так вот, алмазы в музеях мира лежат уже столетиями и в графит не хотят превращаться, хотя должны. Может быть, через миллионы лет они все-таки превратятся в графит, хотя было бы очень жалко. Процесс перехода алмаза в графит при комнатной температуре протекает с очень медленной скоростью, но если вы нагреете алмаз до высокой температуры, тогда кинетический барьер преодолеть будет легче, и это точно произойдет.

Графит в первозданном виде

Алла Аршинова: То, что графит можно расщеплять на очень тонкие чешуйки, известно уже давно. В чем же тогда было достижение нобелевских лауреатов по физике 2010 года?

Владимир Федоров: Вы, наверное, знаете такого персонажа, как Петрик. После вручения Нобелевской премии Андрею Гейму и Константину Новоселову он заявил, что у него украли Нобелевскую. В ответ Гейм сказал, что, действительно, подобные материалы были известны очень давно, но им дали премию за изучение свойств графена, а не за открытие способа его получения как такового. На самом деле, их заслуга в том, что они смогли отщепить от высоко ориентированного графита очень хорошие по качеству графеновые слои и детально изучить их свойства. Качество графена очень важно, как и в кремниевой технологии. Когда научились получать кремний очень высокой степени чистоты, только тогда и стала возможна электроника на его основе. Такая же ситуация и с графеном. Гейм и Новоселов взяли очень чистый графит с совершенными слоями, сумели отщепить один слой и изучили его свойства. Они первые доказали, что этот материал обладает набором уникальных свойств.

Алла Аршинова: В связи с вручением Нобелевской премии ученым с русскими корнями, работающим заграницей, наши соотечественники, далекие от науки, задаются вопросом, можно ли было прийти к таким же результатам здесь, в России?

Владимир Федоров: Наверное, можно было. Просто они в свое время уехали. Их первая статья, опубликованная в Nature, написана в соавторстве с несколькими учеными из Черноголовки. По-видимому, наши российские исследователи тоже вели работу в этом направлении. Но завершить ее убедительным образом не получилось. Жалко. Возможно, одной из причин являются более благоприятные условия для работы в зарубежных научных лабораториях. Я недавно приехал из Кореи и могу сравнить условия работы, которые мне были там предоставлены, с работой дома. Так вот там я ничем не был озабочен, а дома – полно рутинных обязанностей, которые отнимают много времени и постоянно отвлекают от главного. Меня обеспечивали всем, что было необходимо, причем исполнялось это с поразительной быстротой. Например, если мне нужен какой-то реактив, я пишу записку - и на следующий день мне его привозят. Подозреваю, что у нобелевских лауреатов тоже очень хорошие условия для работы. Ну и им хватило упорства: они многократно пытались получить хороший материал и, наконец, достигли успеха. Они действительно потратили большое количество времени и сил на это, и премия в этом смысле вручена заслуженно.

Алла Аршинова: А какие именно преимущества дает графен по сравнению с кремнием?

Владимир Федоров: Во-первых, мы уже сказали, что он обладает высокой подвижностью носителей, как говорят физики, носители заряда не обладают массой. Масса всегда тормозит движение. А в графене электроны движутся таким образом, что можно считать их не обладающими массой. Такое свойство уникально: если и есть другие материалы и частицы со схожими свойствами, то встречаются они крайне редко. Этим графен оказался хорош, этим же он выгодно отличается от кремния.

Во-вторых, графен обладает высокой теплопроводностью, и это очень важно для электронных устройств. Он очень легкий, а графеновый лист - прозрачный и гибкий, его можно свернуть. Графен может быть и очень дешевым, если разработают оптимальные методы его получения. Ведь «скотч-метод», который продемонстрировали Гейм и Новоселов, не является промышленным. Этим методом получают образцы действительно высокого качества, но в очень малых количествах, только для исследований.

И сейчас химики разрабатывают другие способы получения графена. Ведь нужно получать большие листы, чтобы поставить производство графена на поток. Этими вопросами занимаемся и мы здесь, в Институте неорганической химии. Если научатся синтезировать графен с помощью таких методов, которые бы позволили получать материал высокого качества в промышленных масштабах, тогда есть надежда, что он произведет революцию в микроэлектронике.

Алла Аршинова: Как, наверное, все уже знают из СМИ, графеновую мультислойную структуру можно получить с помощью карандаша и липкой ленты. А в чем заключается технология получений графена, применяемая в научных лабораториях?

Владимир Федоров: Существует несколько методов. Один из них известен очень давно, он основан на использовании оксида графита. Его принцип довольно прост. Графит помещают в раствор высоко окисляющих веществ (например, серная, азотная кислота и др.), и при нагревании он начинает взаимодействовать с окислителями. При этом графит расщепляется на несколько листочков или даже на одноатомные слои. Но полученные монослои не являются графеном, а представляют собой окисленный графен, в котором есть присоединенный кислород, гидроксильные и карбоксильные группы. Теперь главная задача заключается в том, чтобы эти слои восстановить до графена. Поскольку при окислении получаются частички небольшого размера, то надо их каким-то образом склеить, чтобы получить монолит. Усилия химиков направлены на то, чтобы понять, как можно из оксида графита, технология получения которого известна, сделать графеновый лист.

Есть еще один метод, также достаточно традиционный и известный уже давно - это химическое осаждение из газовой фазы с участием газообразных соединений. Его суть заключается в следующем. Сначала реакционные вещества возгоняют в газовую фазу, потом их пропускают через нагретую до высоких температур подложку, на которой и осаждаются нужные слои. Когда подобран исходный реагент, например, метан, его можно разложить таким способом, чтобы водород отщепился, а углерод остался на подложке. Но эти процессы трудно контролируемы, и идеальный слой получить сложно.

Графен— одна из аллотропных модификаций углерода

Существует и другой метод, который сейчас начинает активно применяться, – метод использования интеркалированных соединений. В графит, как и в другие слоистые соединения, можно помещать между слоями молекулы различных веществ, которые называются «молекулы гостя». Графит – это матрица «хозяина», куда мы поставляем «гостей». Когда происходит интеркаляция гостей в решетку хозяина, естественно, слои разъединяются. Это как раз то, что и требуется: процесс интеркаляции расщепляет графит. Интеркалированные соединения являются очень хорошими предшественниками для получения графена - нужно только вынуть оттуда «гостей» и не дать слоям снова схлопнуться в графит. В этой технологии важным этапом является процесс получения коллоидных дисперсий, которые можно превращать в графеновые материалы. Мы в нашем институте поддерживаем именно такой подход. На наш взгляд, это самое продвинутое направление, от которого ожидаются очень хорошие результаты, потому что из различного рода интеркалированных соединений можно наиболее просто и эффективно получать изолированные слои.

По структуре графен похож на соты. И с недавних пор он стал очень «сладкой» темой

Выделяют и еще один способ, который называют тотальный химический синтез. Он заключается в том, что из простых органических молекул собирают нужные «соты». Органическая химия обладает очень развитым синтетическим аппаратом, который позволяет получать огромное разнообразие молекул. Поэтому методом химического синтеза пытаются получить графеновые структуры. Пока что удалось создать графеновый лист, состоящий примерно из двухсот атомов углерода.

Разрабатываются и другие подходы к синтезу графена. Несмотря на многочисленные проблемы, наука в этом направлении успешно продвигается вперед. Есть большая доля уверенности в том, что существующие препятствия будут преодолены, и графен приблизит новую веху в развитии высоких технологий.

Огонь в сосуде. Путь женщины в науке светел, но тернист.

Автор: Беляева Светлана Валерьевна

Международный день науки 10 ноября в России по традиции отметили чествованием женщин-ученых. Традицию эту установила в 2007 году международная косметическая компания L’ORÉAL при участии Российской академии наук, Комиссии РФ по делам ЮНЕСКО, Бюро ЮНЕСКО в Москве: в отеле “Балчуг-Кемпински” ежегодно проходит торжественная церемония вручения национальных стипендий L’ORÉAL-ЮНЕСКО 10 молодым российским женщинам-ученым. Цель стипендии, как неоднократно подчеркивали организаторы соответствующего конкурса, - помочь талантливым и перспективным ученым в различных областях знаний развивать свою научную карьеру в России.

Проект национальных стипендий является частью большого проекта - Международной премии “For Women in Science”, учрежденной в 1998 году ЮНЕСКО и компанией L’ORÉAL. Это одна из немногих научных наград, присуждаемых исключительно женщинам.

Согласно данным Института статистики ЮНЕСКО, в науке и технике по-прежнему доминируют мужчины. Во всем мире только одну четверть ученых составляют женщины, примерно 10% университетских профессоров и менее 5% членов академий наук - представительницы слабого пола. Среди нобелевских лауреатов всего 41 женщина из 840 награжденных. L’ORÉAL и ЮНЕСКО пытаются изменить сложившуюся ситуацию, развивая программу “For Women in Science”. Интересно, что результаты этой работы стали заметны довольно быстро: в 2009 году рекордное число женщин было удостоено Нобелевской премии, ее получили пять исследовательниц в следующих областях: физиология и медицина, химия, экономика и литература. Примечательно, что два нобелевских лауреата 2009 года ранее были награждены премиями L’ORÉAL-ЮНЕСКО “For Wo-men in Science”. Это профессор Элизабет Блэкберн, получившая Нобелевскую премию в области медицины (лауреат 2008 года региона в номинации “Северная Америка”) и профессор Ада Йонат, удостоенная премии в области химии (лауреат 2008 года в номинации “Европа”). Всего же за 13 лет существования программы “For Women in Science” 62 лауреата были награждены премией L’ORÉAL-ЮНЕСКО за достижения в профессиональной деятельности, а 165 международных стипендиаток получили возможность продолжить свои научные исследования.

Кстати, уже известно, что международным стипендиатом программы “For Women in Science” 2011 года стала россиянка Татьяна Лопатина. Она получит награду в марте 2011 года в Париже наряду с 14 молодыми женщинами-учеными из других стран.

Программа национальных стипендий запущена в 45 странах, в том числе в России. В рамках этой инициативы были поощрены более чем 700 молодых исследовательниц. На территории нашей страны национальный конкурс проводится при поддержке РАН, и его отличие от остальных состоит в том, что стипендии направлены не на продолжение образования за рубежом (такова практика присуждения стипендий в большинстве стран), а предоставляются уже зарекомендовавшим себя в науке ученым и предназначены для продолжения исследований в России. В 2007 году - в первый год проведения программы национальных стипендий L’ORÉAL-ЮНЕСКО в РФ - грантами были награждены пять человек, а с 2008 года стипендия стала вручаться 10 ученым.

По условиям конкурса, ее соискательницами могут стать исследовательницы, работающие в российских научных институтах и вузах по следующим дисциплинам: физика, химия, медицина и биология. Критерии выбора стипендиаток - это научная значимость работ кандидата, практическая польза и осуществимость предложенного на рассмотрение жюри проекта, а также желание продолжать научную карьеру в России.

В этом году, как рассказал председатель конкурсной комиссии академик Алексей Хохлов, поступило 400 заявок от соискательниц из разных городов России. Выбор стипендиаток осуществлялся авторитетным жюри, в состав которого входили: профессор Института высокомолекулярных соединений РАН в Санкт-Петербурге Татьяна Бирштейн, удостоенная в 2007 году международной Премии программы “Женщины в науке” в номинации “Европа”, академики РАН Евгений Дианов и Михаил Егоров, член-корреспондент РАН Ольга Донцова, доктор биологических наук Михаил Гельфанд, доктор биологических наук Софья Георгиева и генеральный секретарь “L’ORÉAL-Россия” Жорж Шишманов.

Механизм присуждения стипендий заключается в анализе индекса цитируемости (по Web of Science) и рецензировании около 30 статей каждого кандидата.

В результате такой кропотливой работы жюри и выбрало стипендиатов 2010 года. Ими стали:

Анастасия Боченкова (химфак МГУ), научные работы посвящены развитию методов квантовой химии для теоретического исследования первичных фотохимических процессов в механизмах действия биологических фоторецепторов и флуоресцентных белков и моделированию динамики релаксации электронно-возбужденных состояний в конденсированных средах.

Наталья Крыжановская (Санкт-Петербургский академический университет - научно-образовательный центр нанотехнологий РАН), научные интересы связаны с исследованием оптических свойств полупроводниковых наноструктур для создания различных приборов оптоэлектроники, светоизлучающих устройств, микролазеров для квантовых фотонных логических устройств, пригодных к интеграции с кремниевой электроникой.

Наталья Лебедева (Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН), занимается фундаментальными исследованиями в области изучения сложных надмолекулярных систем репликации и репарации ДНК.

Екатерина Люкманова (Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН), научные исследования связаны с развитием новейших методов биотехнологии, белковой и генной инженерии для дизайна новых белковых структур, с развитием методов структурной биологии и нанотехнологии для исследования мембранных рецепторов и нейропептидов.

Оксана Максименко (Институт биологии гена РАН), научная работа посвящена изучению различных аспектов регуляции работы генов высших организмов.

Екатерина Образцова (Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН), занимается исследованием взаимодействия углеродных и полупроводниковых наноструктур и биологических объектов (молекул ДНК, РНК и белков, частиц вирусов, бактериальных клеток).

Евгения Пересыпкина (Институт неорганической химии им. А.В.Николаева СО РАН), работа носит фундаментальный характер и находится на стыке экспериментальной химии и кристаллохимии. В область ее интересов входят дифракционные исследования структуры кристаллов и сравнительный анализ кристаллических упаковок.

Светлана Раевская (физический факультет Южного федерального университета), научная работа посвящена разработке физических основ создания экологически чистых бессвинцовых электрически активных керамических материалов, которые в ближайшем будущем должны заменить используемые токсичные свинецсодержащие материалы.

Светлана Тамкович (Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН), научные интересы связаны с исследованием особенностей внеклеточных нуклеиновых кислот в крови здоровых доноров и онкологических больных.

Елена Хлесткина (Институт цитологии и генетики СО РАН), научные интересы заключаются в исследованиях структурной и функциональной организации геномов культурных растений.

Всех стипендиаток в ходе торжественной церемонии тепло поздравила профессор Татьяна Бирштейн. Перефразируя Александра Заболоцкого, она сравнила жизнь женщины в науке с “огнем, мерцающим в сосуде”.

Новосибирским женщинам-ученым вручили премии в Москве

^img[img/academ.info-13.11.2010/small/img01.jpg;Нагреждение Евгении Пересыпкиной;lightbox;;left]10 ноября в Москве прошла церемония  награждения победительниц проекта Л’Ореаль-ЮНЕСКО «Для женщин в науке». Среди 10 молодых российских стипендиаток 4 были из Академгородка. Как и обещал Academ.info, сегодня мы расскажем о Елене Хлесткиной и Евгении Пересыпкиной, молодых ученых из Институтов цитологии и генетики и неорганической химии соответственно.

МЕЖДУНАРОДНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ АССАМБЛЕЯ

С 27 по 30 сентября в павильонах Центрального выставочного комплекса «Экспоцентр» был реализован проект, объединяющий комплекс выставок, посвященных основным направлениям и перспективам развития химической промышленности: «Международная химическая ассамблея — ICA-2010», «Химическое машиностроение и насосы» — «Химмаш. Насосы-2010», «Аналитическое и лабораторное оборудование. Лабораторная мебель и посуда. Химические реактивы» — «Хим-Лаб-Аналит-2010», «Индустрия пластмасс-2010», «SIMEXPO — Научное приборостроение-2010».

Е.С. Годунова, Выставочный центр СО РАН

Выставки проводились при поддержке Межправительственного Совета по сотрудничеству в области химии и нефтехимии СНГ, Министерства промышленности и торговли РФ, Федерального агентства по промышленности, Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, Российской академии наук, Российского союза химиков, Российского химического общества им. Д. И. Менделеева и Ассоциации организаций химического комплекса Москвы под патронатом Торгово-промышленной палаты РФ и Правительства Москвы.

Выставки «ICA-2010», «Химмаш. Насосы-2010» и «Хим-Лаб-Аналит-2010» привлекли к участию 109 фирм и организаций из 10 стран. Участниками выставок стали компании из Германии, Италии, Казахстана, Китая, Республики Беларусь, России, Сингапура, Узбекистана, Украины, Швейцарии. Среди экспонентов выставок можно было встретить «ABCR GmbH & Co. KG» (Германия), «Golden Dragon Chemicals Singapore PTE Ltd.» (Сингапур), «Wiegand» (Германия), «VMA» (Германия), «Аммофос-Максам» (Узбекистан), «Неолаб» (Италия), «Стеклоприбор» (Украина) и др.

Наряду с крупнейшими мировыми производителями химической продукции на стендах выставок были достойно представлены и ведущие российские компании. Химическую промышленность России или производящие оборудование для неё продемонстрировали 64 компании, в т.ч. ОАО «Корпорация ВСМПО «АВИСМА», ВОАО «Химпром», ОАО «Казаньоргсинтез», Ижевский электромеханический завод «Купол», ООО «Медэкс Энерго», ООО «Торговый дом «Нефтехиммаш», «Красный Октябрь», ОАО «Смоленское СКТБ СПУ», «Сибирское отделение Российской академии наук» и многие другие.

На официальной церемонии открытия присутствовали начальник отдела химической промышленности Департамента химико-технологического комплекса и биоинженерных технологий Минпромторга России И. П. Сергеева, президент Российского союза химиков В. П. Иванов, президент Всероссийского Менделеевского общества академик П. Д. Саркисов. Выступающие рассказали о том, что следующий год объявлен Всемирным годом химии. В России будет проведено 15 международных химических форумов, ХIX Менделеевский съезд и международная выставка «Химия-2011», подготовке к которой будет в этот раз придаваться особое значение. Была выражена уверенность, что проводимые в «Экспоцентре» химические выставки в совокупности с решениями Правительства России, направленными на развитие химического комплекса, дадут мощный импульс развитию данной отрасли и российской экономики в целом.

После своих выступлений гости посетили отдельные стенды на каждой из выставок, в том числе стенд Сибирского отделения РАН на выставке «Международная химическая ассамблея-ICA-2010», где пять сибирских институтов (ИК, ИХТТМ, ИФП, ИНХ и ИХХТ КНЦ) демонстрировали двадцать две разработки. Треть стенда занимала экспозиция Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, которую за время работы выставки посетило около двухсот человек. Было представлено много интересных разработок для широких областей применения: новые силикон-гидрогелевые полимерные материалы для мягких контактных линз, углеродные нановолокна, катализаторы для нефтепереработки и нефтехимии, новый тип каталитических систем на основе стекловолокнистых материалов для очистки отходящих газов различных производств и ТЭЦ от органических соединений, оксидов азота и углерода.

Вот лишь некоторые из вопросов, в решении которых могут помочь разработки ИК СО РАН: утилизация попутных нефтяных газов и шахтного метана, повышение прочности бетонов, защита окружающей среды, создание отечественных мембранных материалов для топливных элементов типа ПОМТЭ.

Предлагаемая институтом технология «БИЦИКЛАР» позволяет решить актуальную на сегодняшний день задачу переработки попутных нефтяных газов, что особенно заинтересовало представителей ООО «NORDSTROY» (Москва), которая подбирает технологии для Нижнего Уренгоя, связанные с процессами получения ароматических соединений.

Мембранные материалы типа «Нафион», разработанные в Cанкт-Петербургском филиале ИК СО РАН, вызвали интерес у многих московских организаций (ГосНИИОХТ, ООО «Ремохлор», Институт биоорганической химии), причем для разных областей применения.

Углеродные нановолокнистые материалы (УНВ) по своим характеристикам заинтересовали фирму ООО «БПС-РУС» (г.Долгопрудный, Московская обл.), и в настоящее время составлен договор с ИК СО РАН о проведении совместных работ по упрочнению бетонов с применением УНВ.

Институт химии и химической технологии СО РАН (г.Красноярск) демонстрировал планшет, посвященный высокоскоростной металлургии (ВМ), которой занимается лаборатория плазмохимии и проблем материаловедения под руководством д.т.н. О. Г. Парфёнова. Учёным удалось на порядки сократить характерное время циклов извлечения кремния и металлов из руд благодаря переводу основных технологических процессов в газовую фазу. В высокотемпературных гетерогенных потоках реакционных газовых смесей скорость химических превращений оказалась столь высокой, что удельная производительность химических реакторов лимитируется только скоростью подвода реагентов и удаления продуктов из реакционной зоны. В результате весь цикл «руда — металл», включая стадии обогащения, разделения, очистки, получения сплавов или соединений заданного состава занимает десятки минут. Для этого пришлось полностью пересмотреть химизм восстановительных реакций и концепцию аппаратурного оформления металлургических процессов.

До 2009 г. лаборатория была единственным научным коллективом, ведущим подобные исследования по железу, титану, алюминию, ванадию, кремнию. В ноябре 2009 г. появилась первая публикация японских исследователей из Токийского университета, которые повторили успех лаборатории О. Г. Парфёнова в получении поликристаллического кремния с использованием сильного газофазного восстановителя — субхлорида алюминия. Вероятно, эта разработка будет внедряться в промышленность компанией «Osaka Titanium Technologies Co., Ltd.»

В России в области металлургии не нашлось пока подобного инвестора. Предлагаемые для высокоскоростной металлургии технологические решения не вписываются ни в один из действующих промышленных процессов, а крупные металлургические предприятия готовы только с минимальными затратами модернизировать свое производство, не перестраивая его по существу. Российские государственные инновационные средства с большим трудом преодолевают границы Садового кольца, а их количество за пределами Сколково и вовсе приближается к нулю. В этих условиях красноярские разработчики ВМ создают демонстрационный металлургический стенд на собственные весьма скромные средства с привлечением столь же небогатых деньгами научных коллективов из Новосибирска, Москвы, Апатитов. Ближайшая цель — придать высокоскоростной металлургии максимальную универсальность по перерабатываемому сырью и номенклатуре получаемой из него продукции с тем, чтобы расширить круг её потенциальных потребителей и сохранить за Россией приоритет в данной области.

На выставке «Химическая ассамблея» разработкой ИХХТ СО РАН заинтересовались представители ОАО «Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии» (г.Москва), ВНИИ автоматики им. Духова (г.Москва), узбекской компании ООО «Мир Технополимер» и ряда других организаций.

Корреспондент информационно-технического еженедельника «Снабженец» взял у специалиста ИХХТ СО РАН интервью для составления обзорного материала по последним новинкам химической технологии.

Следует отметить, что на выставке преобладали разработки по химическому оборудованию, поэтому наибольшим спросом пользовались работы технологичного профиля.

Организаторы выставок химической направленности решили объединить их территориально с международной специализированной выставкой «SIMEXPO — Научное приборостроение-2010». Поскольку эта выставка смотрелась как продолжение выставки «Химическая ассамблея-2010», да к тому же стенд новосибирской мэрии с инновационными предприятиями находился рядом со стендом СО РАН, то представители Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова и ООО «Симекс» представляли ИК фурье-спектрометр «ФТ-801» с ИК-микроскопом «МИКРАН-2» сразу на двух стендах и только выиграли от этого. Представители ЗАО «НПК ЯрЛИ» из г. Ярославля высказали пожелание приобрести инфракрасный спектральный комплекс с целью исследования включений в плёнки на поверхности алюминия. Для контроля химической продукции спектральный комплекс решили приобрести ООО НПП «Макромер» из Владимира, ООО «Консультационно-Технологическая фирма „Ремохлор“» из Москвы. Министерство финансов РФ НИИ «Госзнак» оценили возможности качественного анализа включений с помощью СК для разработки новых методов защиты денежных купюр. Предварительные договоренности о поставке СК были также достигнуты с рядом московских компаний, в т.ч. ОАО «НТЦ РЭБ», ЗАО «Полиграф-Защита», НПК АМТ «Новационные технологии», ЗАО «Ф-Синтез». От НПО «Сапфир» (г.Москва) поступило предложение по изготовлению и поставке охлаждаемых азотом фотоприемников для ИК спектрального комплекса. Предложение интересное, т.к. до сих пор использовались аналогичные фотоприемники производства США. Кроме того, было получено несколько предложений об оказании дилерских услуг.

С ИК фурье-спектрометром «ФТ-801» с ИК-микроскопом «МИКРАН-2» ознакомились делегации госзаказчиков, в том числе делегация РАН во главе с вице-президентом РАН ак. В. В. Козловым. Делегация Центра судебной экспертизы РФ (РФЦСЭ) пригласила специалистов ИФП СО РАН и ООО НПФ «Симекс» участвовать в конкурсе госзакупок на 2011 год. Ей были переданы коммерческие предложения, как и Экспертно-криминалистическому центру Министерства внутренних дел Российской Федерации» (ЭКЦ МВД РФ), который пригласил участвовать осенью 2010 года в открытом аукционе в электронной форме на поставку СК для УВД на транспорте.

Деловая программа комплекса химических выставок предусматривала проведение конференции «Газонефтехимия России: стратегические цели и принципы развития». В конференции, организованной ОАО «НИИТЭХИМ» при поддержке Минпромторга РФ, Минэнерго РФ и Российского союза химиков, приняли участие свыше 150 представителей государственных и общественных структур, руководителей организаций и вузов отрасли.

В ходе конференции состоялась дискуссия о стратегических подходах и возможных сценариях развития газо- и нефтехимии в России, мерах, необходимых для расширения ёмкости российского рынка нефтегазохимической продукции, научно-производственном потенциале отрасли, конкурентоспособности газонефтехимической продукции на внутреннем и внешнем рынках, экологическом состоянии газо- и нефтехимии и другим вопросам, волнующим сегодня специалистов отрасли. С докладами по заявленным темам выступили представители РСПП, РСХ, ООО «Сибур», ОАО «Лукойл», ЗАО «ФосАгро АГ», ОАО «ВНИПИнефть», РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина и других научных и производственных компаний. От Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН выступил заместитель директора д.т.н. А. С. Носков. Высказанные в ходе дискуссии мнения и предложения будут учтены в дальнейшем при разработке стратегии развития газо- и нефтехимии России на период до 2030 года.

В рамках выставки «Химическая ассамблея-ICA-2010» проводился Конкурс проектов молодых учёных. Состав участников соответствовал названию: большинство конкурсантов были аспирантами или дипломниками, и возраст самого старшего — 26 лет. На конкурс было заявлено двадцать две работы, очное участие приняли девятнадцать конкурсантов. Довольно большая часть докладов была посвящена различным видам расчётных задач (оптимизация, математическое моделирование, квантовые расчёты). Другие выступавшие демонстрировали результаты решения экспериментально-прикладных задач, среди которых широко были представлены работы, направленные на разработку медико-биологических препаратов (ферментных препаратов, пробиотических культур, биосорбентов и лекарственных средств). Остальные работы были посвящены созданию перспективных материалов, технологий очистки воды, методик и систем измерения свойств материалов. Жюри возглавил президент Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, президент Всероссийского Менделеевского общества академик П. Д. Саркисов. В состав жюри вошли ректоры и ученые ведущих химических и технических университетов России. Лауреатами первой премии, в денежном эквиваленте оценённой в пятнадцать тысяч рублей, стали шесть конкурсантов. Вторые премии по десять тысяч рублей получили пять участников, в том числе специалист ИХТТМ СО РАН Юрий Охлупин.

Выражаю огромную благодарность всем экспонентам стенда СО РАН, принявшим активное участие в написание статьи.

стр. 6

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?10+567+1