«Наука в Сибири» N 26 (2711) 2 июля 2009 г.

ВСЕ НАЧИНАЕТСЯ С МАТЕРИАЛОВ

Уже не один год российские и китайские специалисты собираются вместе, чтобы обсудить состояние дел в области передовых полупроводниковых материалов и приборов.

Встречаются попеременно то в Китае, то в России. Соответственно — в Пекине и Новосибирске. Только что Институт неорганической химии СО РАН провел очередной, 4-й китайско-российский семинар по обозначенной теме. Что было в центре внимания участников — об этом корреспондент «НВС» Л. Юдина ведет разговор с его организаторами — академиком Ф. А. Кузнецовым, председателем Совета РАН по физико-химическим основам полупроводникового материаловедения и ученым секретарем семинара к.х.н. М. Л. Косиновой.

— Полупроводниковые материалы и приборы находятся в зоне повышенного внимания. И, что любопытно, — интерес с годами не ослабевает...

Ф. А. Кузнецов: И это вполне естественно. Очень важные изменения в человеческой цивилизации, произошедшие в XX столетии, связаны с освоением полупроводников. Если бы встал вопрос, именем какого материала назвать наше время следуя традиции, по которой выделены века каменный, железный, бронзовый, то среди других важных претендентов достойный кандидат — полупроводниковый кремний.

Кремний — основной материал, на котором основана современная вычислительная техника. Ее развитие изменило все стороны жизни, создана основа перехода к тому, что называется — информационное общество.

Перед стендами с докладами молодых ученых — сопредседатели семинара проф. Ю Юде, заместитель директора Института полупроводников АН КНР, и ак. Ф. А. Кузнецов.

По темпам движения вперед твердотельная интегральная электроника превосходит все, что когда-либо знало человечество. Первые интегральные схемы содержали считанное число элементов. Сейчас это миллиарды элементов в одном чипе. Увеличение числа элементов сопровождалось уменьшением их размеров. К настоящему времени линейные размеры отдельных транзисторов интегральных схем уменьшились до нескольких десятков нанометров. Фирма «Интел» в своих материалах так образно описывает прогресс в увеличении возможностей процессоров: если бы с таким же темпом шел прогресс в авиационной технике, то перелет из Нью-Йорка в Париж, в 1975 году стоивший 700 долларов и длившийся 7 часов, должен был стоить один цент и длиться менее секунды.

Прогресс в электронике стал возможным в результате непрерывного совершенствования технологии, в том числе технологии основного материала — полупроводникового кремния. И этот процесс не закончен. На конференции «Кремний-2009», которая состоится в Новосибирске в июле, будет рассматриваться состояние и перспективы дальнейшего совершенствования этого материала. Наш Институт неорганической химии выступает одним из основных ее организаторов. В ближайшем будущем с совершенствованием этого материала связываются перспективы не только вычислительной техники, но и таких важных отраслей, как солнечная энергетика и силовая электроника.

— Федор Андреевич, а имеет ли это отношение к направлению, о котором все сейчас говорят — нанотехнологии?

— Конечно, интегральные схемы с размерами элементов в 30-40 нанометров — наиболее яркий пример уже осуществленной нанотехнологии. И, вообще, нужно отметить, что появление методов управления веществом на уровне размеров в единицы нанометров во многом стало возможным в результате развития полупроводниковой электроники.

— Если вернуться к прошедшему семинару, он также посвящался проблемам кремния?

— О кремнии разговор шел, но основная часть касалась материалов, которые будут дополнять и в некоторых случаях заменять кремний в приборах следующих поколений.

— Почему такой семинар проводите именно с китайцами?

Ф. А. Кузнецов: Ну, это не единственное собрание, организуемое Сибирским отделением, у наших институтов широкие международные связи. Так, в августе в Новосибирске пройдет встреча с материаловедами Японии, в которой примут участие сотрудники многих институтов отделения. Что же касается Китая, Сибирское отделение развивает связи с этой страной по многим направлениям, в том числе и в области новых функциональных материалов.

Чл.-корр. РАН  А. В. Двуреченский (ИФП СО РАН) и Янькунь Юй из Института полупроводников АН КНР.

М. Л. Косинова: У китайских коллег в данной области ощутимые успехи. Постоянные организаторы семинара с китайской стороны — Институт полупроводников и Институт физики Китайской академии наук. А с российской — наш Институт неорганической химии. Помогает Институт физики полупроводников СО РАН. Поддерживает нас РФФИ и соответствующий китайский фонд.

В заседаниях обычно принимают участие сотрудники институтов Сибирского отделения, москвичи, гости из Санкт-Петербурга.

Традиционное фото на память.

— Это уже четвертый семинар с китайцами по этому направлению. Обобщаете новый материал?

Ф. А. Кузнецов: Данные накапливаются стремительно, обновление идет постоянно. Участники делятся информацией о «последнем слое». Мы уже довольно хорошо знаем друг друга и с интересом следим за развитием работ в дружественных институтах. Важно, что Китай переходит от использования иностранных разработок к расширению использования собственных оригинальных результатов. Если говорить о возможных приложениях рассматриваемых проблем, то это очень широкий круг будущих технических систем: та же вычислительная техника, оптоэлектроника, различные аспекты энергетики и такие уникальные направления, как создание элементов твердотельной техники в космосе. Так, профессор О. П. Пчеляков из Института физики полупроводников СО РАН рассказал о реализации техники молекулярной эпитаксии на космической станции.

— Федор Андреевич, вот мы говорим — «полупроводники, интегральные схемы»... А химия тут при чем?

Ф. А. Кузнецов: Все начинается с материалов. Надо уметь их приготовить, охарактеризовать.

Когда уменьшаются размеры одного элемента в интегральной схеме, требуется перестройка всего «механизма». Ведь что такое интегральная схема? Много-много одинаковых приборов, в которых реализуются два состояния — ноль и единица. И любые задачи при этом решаются! Но чтобы взяться за освоение задач повышенной сложности, требуется значительно больше таких одинаковых приборов — на квадратный сантиметр миллиарды. Уже подошли к приборам по 40 нанометров. Это не разговоры о наномире, а уже самый настоящий наномир.

Так вот, оказалось, что, когда размеры стали совсем малыми, материалы перестали работать — достигнут физический предел. Их требуется заменить. Иными словами, поскольку все делается на кремнии, сам-то он пока функционален, а материалы, работающие с кремнием в твердотельной структуре, уже не пригодны. Так, перестает работать уникальнейший материал — оксид кремния, оказывается малопроводящим алюминий. В нашем институте разработаны процессы создания материалов, совместимые с технологией наноэлектронных приборов. Заменяем в приборах новых поколений три объекта — два диэлектрика и металлическую разводку.

Используются сложные химические процессы — осаждение из газовой фазы с применением летучих соединений различных элементов периодической системы. В технологии новых поколений нужны более сложные химические процессы. А это требует привлечения разнообразных знаний: дизайна новых соединений, разработки процессов их синтеза, глубокой очистки, изучения свойств этих соединений, процессов их превращения. В Сибирском отделении накоплен большой опыт в этой области. На семинаре интересные результаты по новым химическим технологиям доложили сотрудницы ИНХ СО РАН И. Г. Васильева, Н. Б. Морозова, Т. В. Басова и профессор В. И. Рахлин из ИрИХ СО РАН (Иркутск).

— Известно, что Институт неорганической химии СО РАН с давних пор проводит конференции и семинары по новым материалам.

— Да, у нас приличный опыт в организации материаловедческих собраний. Еще во времена Советского Союза регулярно работала конференция «Процессы синтеза и роста кристаллов и пленок полупроводников». Мы проводили ее вместе с ИФП СО РАН, а также — регулярные школы молодых ученых во многих городах СССР. Одновременно с предстоящей конференцией по кремнию будет также работать школа молодых ученых. Ее «завучем» выступает профессор В. С. Бердников из Института теплофизики СО РАН. Инновационная экономика потребует новых специалистов. Нужно использовать тот факт, что кремниевая конференция собирает всю российскую «кремниевую дружину» для передачи накопленных знаний молодежи.

— Чем хорош ваш последний семинар?

— Всерьез говорили о нанотехнологиях — последнем слове науки, о реальных решениях важнейшей на сегодня проблемы. Дело в том, что при наноразмерах поведение электронов меняется — они «вспоминают», что являются квантовыми объектами. Но управление свойствами таких объектов, которые чувствуют геометрию пространства, требует очень строгого контроля размеров и параметров элементов твердотельной структуры.

И наш Институт физики полупроводников, и китайский работают над созданием приборов на квантовых точках и показывают умение создавать такие строго контролируемые наноразмерные структуры. Что касается нашей задачи, ее можно сформулировать так: обеспечить высокое качество и чистоту материалов.

— Нынешний семинар чем-то отличался от предыдущих?

М. Л. Косинова: Мы впервые организовали молодежную стендовую сессию. Аспиранты ИНХ и ИФП СО РАН представили свои работы. Китайские профессора осмотрели все стенды, пообщались с каждым из молодых. Молодежь работала с большим энтузиазмом.

Ф. А. Кузнецов: И говорили наши аспиранты на хорошем английском.

М. Л. Косинова: Если честно, я не припомню такого живого, заинтересованного общения, таких ярких дискуссий. Решили, что на следующий год в Китае проведем такую же стендовую сессию. Это прекрасная школа для молодых ученых.

— Марина Леонидовна, чем еще поразили гостей?

— Знаете, когда мы бываем в Китае, коллеги очень стараются познакомить русских с традициями своей страны. Обязателен визит в китайскую оперу. Решили ответить тем же, сводили гостей в наш прекрасный театр оперы и балета на балет «Спящая красавица».

— Поразили?

— Они остались очень довольны. Побывали китайские коллеги в Выставочном центре СО РАН, познакомились с достижениями ученых Сибирского отделения.

Очередная встреча — через год. В рамках конференции Азиатско-Тихоокеанской академии материалов.

Фото В. Новикова
и С. Гусельниковой.

стр. 4

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?9+509+1

«Наука в Сибири» N 24 (2709) 18 июня 2009 г.

ВПЕЧАТЛИТЕЛЬНОСТЬ — ХОРОШЕЕ КАЧЕСТВО,
ОСОБЕННО ДЛЯ ЛЮДЕЙ, ЧЬЯ ПРОФЕССИЯ СВЯЗАНА С НАБЛЮДЕНИЯМИ И ОТКРЫТИЯМИ

Мария Кандинская, ФЖ НГУ

Константин Коваленко, аспирант Института неорганической химии уже становился обладателем стипендии им. академика А. В. Николаева. И даже трижды: в 2003, 2005 и 2006 годах. В этом году Константин получил Николаевскую стипендию в четвертый раз.

«Константин» — по-гречески значит «постоянный». Работает магия имени? Возможно. Но важнее то, что молодой ученый талантлив и обладает завидным исследовательским упорством.

Исследователь

В лаборатории химии кластерных и супрамолекулярных соединений Константин оказался, учась на первом курсе факультета естественных наук НГУ.

— Я попал в лабораторию в 2003 году, — рассказывает Константин.— Тогда прошло полгода, как она была выделена из лаборатории химии сверхпроводников. В этой новой структуре работало десять научных сотрудников и пять аспирантов. Сейчас коллектив лаборатории вырос вдвое. То есть, по сути, она складывалась на моих глазах. Коллеги — очень доброжелательные люди. Мне приятно с ними работать.

Когда-то Константин пришел в институт выполнять курсовую работу. В студенческие годы он занимался исследованием гетерометаллических кластерных комплексов, изучал их способности вступать в реакцию с другими веществами. Со временем тематика усложнилась. Сейчас Константин занимается нанопористыми материалами под руководством доктора химическмх наук В. П. Федина. Точнее, его тематика — координационные полимеры, соединения из металлов, скрепленные органическими ионами или молекулами. В таких полимерах — поэтому они и называются нанопористыми — имеются полости и каналы размерами более 2 нм. Если смотреть на подобные «дырчатые» соединения с практической стороны, то это — идеальные сорбенты.

— Одна из наиболее перспективных областей применения координационных полимеров, — рассказывает Константин, — сорбция различных молекул: от малых (как молекула водорода) до больших (это нужно, например, для создания лекарств пролонгированного действия, для очистки водных растворов от вредных веществ). Представьте, благодаря высоким значениям внутренней удельной поверхности металлорганических координационных полимеров, газ, объемом с крытый стадион, может уместиться в нескольких граммах этого материала.

Большой интерес проявляют к мезопористым координационным полимерам и соединениям на их основе нефтехимики, поскольку эти полимеры — перспективный материал для катализа. Наномембранно-каталитические процессы позволяют интенсифицировать переработку органического сырья и тем самым снизить затраты. А то и перерабатывать попутные нефтяные газы в высокоценные химические продукты.

Константин говорит, что область, которой он занимается, — довольно молодая, ведь интенсивные исследования начались лишь в конце 90-х годов, а нанопористые координационные полимеры были получены около пяти лет назад. Всего лишь в 2005 году был открыт нанопористый терефталат хрома. Сейчас лаборатория продолжает исследование созданного совсем недавно на его основе сорбента, который хорошо — на уровне лучших представителей этого класса соединений — сорбирует водород. Так что все, по сути, только начинается. А Николаевская стипендия — просто стимул для более сосредоточенной работы.

А в свободное время Константин с удовольствием «возится» с компьютерами: занят Linux, открытым ПО. И ещё очень любит драматический театр. Причем предпочитает спектакли с участием небольшого количества актёров. Именно такие постановки, на его взгляд, производят самое сильное впечатление.

«Впечатлительность, — считает Константин, — вообще хорошее качество, особенно для людей, чья профессия связана с наблюдениями и открытиями».

Преподаватель

Первый опыт преподавательской работы стипендиат получил в физматшколе. Туда Константина пригласили вести спецкурс «Неорганический синтез», а через год лектор предложил вести семинары по органической химии. Затем последовало предложение от университета преподавать физическую и неорганическую химию.

— Преподавание мне нравится по нескольким причинам, — говорит Константин. — Во-первых, это хорошая зарядка для мозгов, во-вторых, я могу передавать свои знания и, в-третьих, я получаю от этого удовольствие. Интересно, когда на твоих глазах совершаются маленькие открытия, кто-то находит оригинальное решение и искренне этому рад. К тому же преподавание обязывает постоянно быть в курсе событий, которые происходят в смежных с моими личными исследованиями областях, то есть могу не придерживаться узкой специализации, а расширять кругозор.

Константин считает себя преподавателем достаточно мягким: для него главное не запугать студентов, а заинтересовать их. Правда, «двойки» тоже ставить приходится.

Ученик

— В школе я сам получал много «двоек». В основном они были по гуманитарным дисциплинам, и обычно потому, что у меня не хватало времени на прочтение длинных текстов: больше привлекали точные и естественные дисциплины, в них всё строго, ясно и красиво.

Самой запомнившейся для Константина оказалась «двойка» по экономике, полученная в НГУ.

— Я искренне не понимал, за что я её получил, потому как к экзамену готовился и всё в целом знал, — недоумевает он. — Если не на «пятёрку», то на твёрдую «четвёрку». На следующий день мне удалось пересдать этот экзамен на «4».

Константину удается каким-то удивительным для недавнего студента образом уравновешивать работу и развлечения. Научили этому родители. Константин — старший из трех братьев. Мама — учитель химии и биологии — дала первые простейшие знания в химии. Отец — преподаватель резьбы по дереву, и сначала школьника увлекло отцовское занятие. Потом стало интересно: из чего состоит материал, вещество? В 8-м классе Костя начал заниматься в химическом кружке. Там можно было проводить «взрывчатые» опыты, выращивать кристаллы. И в девятом классе он уже один из сильнейших школьников по химии в Ульяновске, своем родном городе. После того, как Константин в одиннадцатом классе стал призёром окружного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии, его пригласил в НГУ заместитель декана ФЕНа кандидат химических наук В. А. Емельянов.

— То есть, я не сдавал ни одного экзамена для того, чтобы стать студентом, — улыбается аспирант. — Само собой вышло...

Фото Виктора Коротеева

стр. 6

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?8+507+1

«Наука в Сибири» N 19 (2704) 14 мая 2009 г.

РАБОТЫ ХИМИКОВ — НА ВЫСОКОМ УРОВНЕ

В 2006-2008 гг. ряд молодых ученых нашего города, в том числе работающих в области химических наук, получили гранты мэрии Новосибирска. Все работы ведутся в областях, актуальных для Новосибирска и развития его научно-производственного потенциала, выполняются на высоком научном уровне, с применением новых подходов для решения возникших задач и привлечением новейших методов исследования.

Евгения Тимакова (Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН) разрабатывает технологии синтеза импортозаменяющей лекарственной субстанции основного салицилата висмута осаждением из азотнокислых растворов производства его соединений, а также по реакции взаимодействия твердого [Bi₆O₅(OH)₃](NO₃)₅ · 3H₂O с раствором салициловой кислоты. По сравнению с известными методами получения основного салицилата висмута данные технологии имеют ряд преимуществ: малостадийность, экологическая безопасность, сокращение расхода реагентов, повышение выхода целевого продукта, высокая чистота получаемого продукта, более низкая себестоимость продукта. Наработаны опытные партии основного салицилата висмута для ЗАО «Завод редких металлов» (г. Новосибирск). Заводу передана технологическая инструкция на производство висмута салициловокислого основного. По теме проекта Е. Тимаковой «Соединения висмута для медицины» (2006 г.) поданы две заявки на патенты.

Екатерина Найденко и Евгения Тимакова (ИХТТМ).

Результаты, достигнутые в ходе выполнения работы Екатерины Найденко (тоже ИХТТМ СО РАН) «Разработка способа комплексной переработки висмут- и свинецсодержащих продуктов Новосибирского оловянного комбината» (2007 г.), рекомендованы для использования при получении импортозаменяющих противоязвенных лекарственных препаратов. Полученные соединения свинца, олова и сурьмы рекомендованы для использования в производстве пигментов, катализаторов, а также материалов для электронной техники. Технологическая инструкция передана на ЗАО «Завод редких металлов» г. Новосибирск для проведения опытно-промышленных испытаний, которые запланированы на текущий год. Подготовлена заявка на патентование способа переработки висмут-, свинец-, олово- и сурьмусодержащих материалов.

Валентина Зверева (ИНХ).

Проект Валентины Зверевой (Институт неорганической химии СО РАН) «Исследования распределения макро- и микроэлементов в миокарде и их корреляционных связей в обменных процессах тканей сердца при различных патологических состояниях сердечно-сосудистой системы методом рентгеновской флуоресценции с использованием синхротронного излучения (РФА-СИ)» (2007 г.) был направлен на то, чтобы наметить более эффективные пути кардиохирургической коррекции при лечении и изучении сердечно-сосудистых заболеваний при решении задач, поставленных Новосибирским институтом патологии кровообращения им. Е. Н. Мешалкина, а также на выявление возможных маркеров развития заболеваний. Полученные данные относятся к категории фундаментальной медицины, поэтому необходимо продолжать и развивать исследования в данных направлениях по изучению макро- и микроэлементного состава как у здоровых, так и у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, в том числе, и для целей практического здравоохранения.

Максимом Юркиным (Институт химической кинетики и горения СО РАН) по теме проекта «Увеличение возможностей общего анализа крови на новой теоретической и инструментальной базе» (2008 г.)разработаны два метода характеризации мононуклеарных клеток по индикатрисам светорассеяния, измеренным с помощью сканирующего проточного цитометра: метод глобальной оптимизации и спектральный метод. Они были опробованы на лимфоцитах крови человека и эмбриональных стволовых клетках мыши. Для этих клеток были определены размеры и показатели преломления клеток и их ядер. Социальный эффект работы состоит в улучшении качества здравоохранения за счёт массового определения новых параметров лимфоцитов при стандартном анализе крови. Исследования стволовых клеток проводятся в Новосибирске, в частности, в ИЦиГ СО РАН. Их актуальность связана с развитием направления регенеративной медицины. Методы определения морфологических параметров стволовых клеток, предлагаемые в данном проекте, способны дать новый диагностический инструмент, который потенциально может вывести эти исследования на качественно новый уровень.

Денис Козлов (Институт катализа СО РАН) занимается разработкой композитной фотокаталитической системы диоксида титана на угле для удаления сверхмалых концентраций загрязнителей из воздуха и воды. Отработана методика нанесения TiO₂ на активированный уголь растительного происхождения. Завершена сборка и наладка автоматизированного измерительного стенда под управлением системы LabView. В настоящий момент на стенде завершается измерение кинетических характеристик синтезированных катализаторов. Проводимые на первом этапе исследования являются предварительными, направленными на выяснение принципиальной возможности использовать фотокаталитические процессы при низких концентрациях. По завершении этих работ предполагается провести испытание полученных композитных фотокаталитических материалов в реальных процессах очистки воды и воздуха.

Для проверки эффективности очистки воздуха будет использован фотокаталитический очиститель «Луч-22» производства ФГУП «НПО «Луч», оснащенный новым носителем, а для очистки воды будет сконструирован небольшой реактор производительностью до 5 л/час и испытан в процессе очистки воды от фенола. После проведенных испытаний будет разработан регламент для производства новых композитных фотокатализаторов. Далее планируется оснащать им небольшие очистители воздуха производства ФГУП»НПО «Луч» (г. Новосибирск) и ООО «Сибирский воздух» (пос. Кольцово). В сфере очистки воды работа будет продолжена совместно с кафедрой физической химии Санкт-Петербургского педагогического университета.

Екатерина Козлова из Института катализа (с Денисом они не родственники, а однофамильцы) ведет работу по фотокаталитической очистке воды в реакторе с нанесенным катализатором. Изготовлен носитель для фотокатализатора на основе стеклоткани. Показано, что ее пропитка связующим веществом, содержащим силикагель, позволяет получить химически инертный и стабильный носитель для фотокатализатора. Полученные носители с нанесенным катализатором испытывались в реакции фотокаталитического окисления фосфорорганического вещества диметилметилфосфоната. Проведены работы по синтезу укрупненных носителей на основе силикагеля. Также проводились работы по фотокаталитическому окислению фенола, который является основным органическим загрязнителем в водопроводной воде. Показано, что фотокатализ на платинированном диоксиде титана позволяет достичь полной минерализации фенола при малых концентрациях (превышающих ПДК в сотни раз).

Учитывая заинтересованность и активность научной молодежи в конкурсе на получение грантов мэрии, желательно и в дальнейшем осуществлять систему поддержки и стимулирования инновационной деятельности молодых ученых для нужд города, повышения его научного имиджа. Внедрение некоторых разработок на предприятиях Новосибирска позволит получить важные конкурентные преимущества.

стр. 4

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?3+502+1

«Наука в Сибири» N 17 (2702) 30 апреля 2009 г.

ГАЗОГИДРАТЫ И ГАЗОГИДРАТЧИКИ

Газогидраты привлекают сегодня внимание специалистов всего мира. Интеграционный проект «Фундаментальные вопросы физической химии газовых гидратов — исследования в интересах практического использования» нацелен на то, чтобы «хорошую науку приложить к конкретной практически значимой области».

Л. Юдина, «НВС»

Так говорит координатор проекта, заведующий лабораторией клатратных соединений Института неорганической химии СО РАН доктор химических наук А. Ю. Манаков.

Газогидратами в ИНХе занимаются давно. Фундаментальные результаты сибиряков хорошо известны их коллегам в стране и за рубежом.

Андрей Юрьевич приобщился к газогидратной тематике еще студентом первого курса НГУ. Научную деятельность начал в лаборатории Юрия Алексеевича Дядина, всё глубже погружаясь в тематику, и после окончания университета проблем с выбором места работы не было.

Потом на три года молодой ученый уезжал в Польшу, защитил там кандидатскую. В 1997-м вернулся в Россию, в родной институт, к газогидратам.

— Андрей Юрьевич, как формировалась команда исполнителей проекта?

— Газогидратная тематика в Сибирском отделении — одна из старейших. Достаточно сказать, что в коллективе первооткрывателей газовых гидратов в природе два человека из СО РАН — академики А. А. Трофимук и Н. В. Черский — занимали ключевые позиции. Был, правда, и некоторый период «затишья» в самом начале 90-х. Сейчас опять оживление. В рамках Сибирского отделения современная команда газогидратчиков сформировалась, пожалуй, лет 10 назад. Вместе выполняли газогидратные интеграционные проекты под руководством академика Ф. А. Кузнецова. Без этих проектов знакомства химиков и геологов, возможно, и не произошло бы. Большую роль в организации тех проектов играл Ю. А. Дядин. Работал очень большой коллектив из множества институтов, всех упомянуть невозможно. Сейчас все мы «варимся в одном котле», знаем интересы и возможности друг друга. В настоящее время в нашем институте газогидратная тематика развивается в трех группах (мы, В. Р. Белослудов, В. И. Косяков) — разные интересные направления с любопытными результатами. В Тюмени, в Институте криосферы Земли, группа А. Н. Нестерова занимается кинетикой гидратообразования, гидратообразованием в пористых средах и т.д. Круг интересов М. В. Кирова из того же института — конфигурация протонной подсистемы в гидратных каркасах. Давным-давно работает с газогидратами группа А. Д. Дучкова из Института нефтегазовой геологии и геофизики. Со всеми, помимо общих интересов, есть и совместные публикации.

Когда объявили конкурс, идея подготовить газогидратный проект практически одновременно появилась во всех коллективах, что сразу же определило и круг участников. Все буквально загорелись, ибо у каждого были свои идеи и предложения — фундаментальные исследования порой предполагают оригинальные выходы. Проект получился физико-химической направленности, чисто геологические направления в нем не представлены. Хорошие отношения установили с представителями Института гидродинамики (лаборатория В. В. Сильвестрова). Там есть нужный прибор и знающие специалисты, с ними занимаемся порошковыми дифракционными исследованиями. Завязали отношения с Институтом цитологии и генетики.

— При чем здесь биологи?

— Тут вот какая ситуация. Исследования подводили к тому, что кристаллы газогидратов могут образовываться в разных системах. В свое время знаменитый Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии, выдвинул гидратную теорию наркоза. Он обратил внимание на то, что вещества, обладающие анестезирующими свойствами, во многих случаях образуют клатратные гидраты, и предположил, что анестезирующее действие вызвано образованием гидратоподобных структур вблизи нервных окончаний. Мы попробовали сделать гидрат из разных биологических объектов. Начали с обычных сосновых игл.

— Получилось?

— Совсем не то, чего ожидали. Но результат наводит на интересные размышления. Вот и понадобилась помощь биологов.

— То есть, разнообразный круг интересов?

— Во всем мире исследования гидратов ведутся комплексно, представителями самых разных специальностей. В основном, всё-таки, разрабатывается топливно-энергетическое направление. Трудно сказать, станут ли гидраты действительно «топливом будущего», но совершенно ясно, что на Земле их очень много. По самым скромным (возможно, и реалистичным) оценкам количество газа в гидратах равно количеству газа в разведанных месторождениях обычного типа. Оптимисты дают на два порядка больше. Кроме того, гидраты, пожалуй, самый чувствительный к изменению условий залегания компонент верхней части земной коры, т.е. в любом случае заслуживают пристального внимания. Гидратная проблематика пересекается с множеством научных направлений. Сейчас, например, одна из интересных задач — разработка гидратных методов криоконсервации биологических тканей. Это уже медицина.

— У зарубежных коллег накоплен более богатый опыт в работе с этими объектами?

— Каждый ставит перед собой определенные задачи. У американцев в настоящее время существует программа по газогидратам. На ее реализацию выделено 150 млн долларов. Главная цель программы — сделать гидраты действующим источником природного газа. Они активно ведут разведку, и на карте обозначено уже множество мест залегания гидратов в разных точках земного шара.

На севере Канады в зоне вечной мерзлоты расположен один из международных газогидратных «полигонов». В зоне вечной мерзлоты разведали большое скопление газогидратов, исследовали их всеми возможными современными методами, провели пробную добычу. Газ, конечно, извлекли, но цены он был сумасшедшей! Материалы исследований составили толстенный том. Японцы проявляют к гидратам не меньший интерес, ведется бурение в районе глубоководного желоба Нанкаи (вблизи Японских островов). Кроме того их интересует возможность транспортировки природного газа в гидратной форме. Значительную часть потребляемого газа японцы возят из Юго-Восточной Азии в виде сжатого или сжиженного газа. (Не дай Бог, взорвется! Настоящая катастрофа.) Реальная альтернатива — транспортировка в форме гидрата. Этот проект продвинулся довольно далеко, строятся полупромышленные установки с производительностью несколько тонн гидрата в сутки.

— Газогидаты иногда сравнивают со сказочным ларцом на дне океана, ключ от которого находится в руках ученых. Ваш проект поспособствует привлечению этих богатств на службу человечеству?

— Хочу подчеркнуть, что мы прежде всего занимаемся фундаментальными аспектами проблемы. Но в наших силах, хочу на это надеяться, предложить составляющие, соединив которые, можно будет предложить вполне конкретный вариант. К программе ведь только подступаем. Хотелось бы в деталях разобраться и в том, что делают коллеги-газогидратчики за рубежом, в чем-то перенять их опыт. Чтобы не отстать очень сильно.

— С «Газпромом» контактируете?

— Пока отношения не очень складываются — предпринимаются только попытки. У нас хорошие отношения со специалистами по гидратам из подразделения «Газпрома» — Московского ВНИИГАЗа. Шла речь о формировании газогидратной программы «Газпрома» с привлечением соответствующих институтов, газогидратного центра ВНИИГАЗа. Но затея, к сожалению, не увенчалась успехом.

— Не хватило денег?

— Трудно сказать. Возможно, желания. Хлопот много, а у «Газпрома» забот хватает. Финансовый кризис опять же. Запасов газа пока вполне достаточно. Хотя, если заглянуть далеко вперед, то можно и обеспокоиться. А если знать наверняка, что существует надежный запасной вариант — газогидраты... Но это так, мысли вслух.

— В стране много запасов газогидратов?

— Известен ряд скоплений — Черное, Охотское моря, даже озеро Байкал. Скопления в вечной мерзлоте. Но все специалисты едины во мнении, что искать надо более активно — находят, когда хотят этого и ведут поиск. Много территорий, где предположительно могут быть газогидраты, не разведаны, соответственно, их запасы не оценены.

— Андрей Юрьевич, какие конкретные направления вырисовываются сегодня в работе над проектом?

— Они вытекают из тех тем, которые ведутся в институтах. С Институтом нефтегазовой геологии и геофизики сотрудничаем по теме «Экспериментальное моделирование гидратонасыщенных пород и изучение их свойств». Этим направлением занимаются еще только в МГУ. Развитие расчетных методик всегда имеет смысл — зачастую лучше прежде посчитать, чем сразу углубляться в дорогостоящие и сложные эксперименты. И, наконец, разработка некоторых способов, форм транспорта природного газа. Здесь, пожалуй, более перспективным может оказаться даже не транспорт газа, а разделения газовых смесей через образование гидратов.

— Скажите, Андрей Юрьевич, какая из газогидратных тем ИНХа, на ваш взгляд, наиболее близка интересам практики?

— Не буду говорить за коллег, мне ближе основные направления работ моей лаборатории. Была в институте группа профессора В. Л. Богатырева. Она занималась гидратами в ионообменных смолах. По структуре смолы — типичные полимеры, некая паутина или клубок из углеводородных цепей. В ионообменных смолах эти полимерные молекулы сшиты между собой молекулярными мостиками. В зависимости от целей содержание этих сшивок может быть разное. В воде смола набухает, но не растворяется. И самое интересное, внутри такой структуры могут образовываться гидраты. Если смолу перевести в тетраалкиламмониевую форму, то при замерзании в грануле смолы образуются микрокристаллы гидратов. Причем, эти кристаллики занимают практически весь объем гранулы. Сейчас пытаемся изучить структурные особенности таких образований.

— Не будем вдаваться в подробности — это область специалистов. Но всё-таки в чем здесь специфика?

— Это единственный клатратный гидрат, который при разложении не изменяет свое фазовое состояние, как были твердые гранулы, так и остались, хотя внутри его структура разрушилась. А ведь одно из основных затруднений при транспорте газа в виде гидратов — малая скорость реакции гидратообразования из газа и жидкой воды. Необходимо, упрощенно говоря, чтобы вода и газ хорошо и быстро перемешались. А это сложно. Японцы обошли данный момент, создав специальный реактор. У них действует полупромышленная установка. Но не получается цикличность: гидрат образовал — разложил, образовал — разложил. Когда гидрат растаял, получаем обычную жидкую воду. Чтобы вновь сделать гидрат, ее нужно распылять и т.д. А в гидратах ионных смол, о которых мы вели речь, гранулы как были, так и остались неразрушенными. Так что идея вполне реально может сработать при решении проблем хранения и транспорта газа.

— Что на данный момент представляется наиболее непреодолимым?

— Да не только на данный момент! Вся беда в том, что научная разработка зачастую не имеет адреса. Знаете, как интересно заниматься делом, когда заказчик стоит на пороге!

— Но, позвольте, Андрей Юрьевич, вы только что делали упор на то, что ваше основное назначение — фундаментальная наука.

— Одно другому не противоречит. Да, технологию мы не разработаем. Но фундамент для нее можем заложить. И если на нашем фундаменте специалисты начнут возводить здание, вот это и есть та самая связь науки и практики. Результативно действующая цепочка. Только своими силами прорываться трудно. Но мы всё равно ищем возможности. Надеемся, что в рамках интеграционного проекта удастся предложить что-то реальное.

Фото В. Новикова

стр. 5

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 
http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?6+500+1