ГлавнаяТема номераКалендарь событийАрхив
18 Февраля 2018 г. 6:13
gazeta.sfedu.ru gazeta.sfedu.ru sfedu.ru

Виктор Коган: о тихом и громком в химии

26 Ноября 2012 г.
Таджикский национальный университет каждые два года проводит тщательный отбор среди выдающихся и известных ученых для чтений, посвященных великому мыслителю и медику средневековья Авиценне. Приглашение выступить с докладом на чтениях имени Авиценны свидетельствует о высочайшем признании заслуг ученого. Профессор ЮФУ, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии Виктор Коган привез из Душанбе (Таджикистан) почетный диплом Авиценновского чтеца. Рассказом о поездке и будущем химии профессор делится с читателями «ЮУ».


- Я выступил с докладом «Инверсия традиционной классификации химических наук и новая иерархия общих проблем химии. Достижения химии XX века – необычные структуры», – рассказывает Виктор Коган. – В нем стремился затронуть проблематику максимально широкую, не узкоспециальную, не просто рассказать, что делается сейчас в химии, а дать аудитории информацию к размышлению.

Выбранная мною тема, как правило, не поднимается научным сообществом. На рубеже третьего тысячелетия благодаря статье ученых Массачусетского университета в мировой литературе появилось понятие «тихая революция в химии». Тихая – в том смысле, что в научной среде она не полностью осознается, революционность же состоит в том, что старые парадигмы уступают место новым принципам. В статье, которая называлась «Наши пожелания», автор сформулировал около 30 пожеланий, которые должны были бы, с его точки зрения, обеспечить прогресс в химии в ближайшем будущем. Большинство из них основывалось на существенном прорыве в создании современной физической аппаратуры, разработках новых методов исследования. Например, там было сказано: «Мы хотим управлять положением молекул, когда они подходят друг к другу в процессе химического взаимодействия». Что это значит? Эффективность взаимодействия молекул зависит от того, какой стороной они столкнутся, так как активные функциональные группы сосредоточены в определенном месте молекулы (в кинетике это называется стерический фактор). Чтобы взаимодействие произошло на 100%, активные группы должны быть строго определенным образом ориентированы в пространстве относительно друг друга. Скажи он это лет 30 назад, его подняли бы на смех, но сейчас это стало возможным. Сегодня существует фемтоимпульсная лазерная технология (фемтосекунда = 10−15 секунды). То есть каждые 10−15 секунды лазер дает импульс, который действительно может управлять пространственной ориентацией молекул. Всё это плоды «тихой революции».

На рубеже веков было опубликовано множество обзоров, которые подводили итоги сделанного в XX веке. А сделано очень многое – были совершены прорывы в разных областях науки: исследовании тайн космоса, понимании строения вещества, обуздании ядерной энергии, использовании микроскопии, генной инженерии и т.д. Два российских академика В.А. Легасов и А.Л. Бучаченко написали о том, что происходит в химии. В числе прочего они заметили, что химия как наука дезинтегрируется: если в начале века в ней было четыре фундаментальных раздела, то к концу века их стало больше пятидесяти. Возникла масса т.н. «гибридных наук». Те, кто занимался влиянием химического строения на магнитные свойства соединений (и наоборот), выделили в отдельную науку магнетохимию. Химики, перед которыми поставили задачу создать универсальные материалы,

выдерживающие холод и жару, для полета в космос, назвали свой раздел работы, казалось бы, комично – «Химия космоса». Какая химия в космосе? Вот лишь несколько относительно «свежих» разделов химии супрамолекулярная химия, нанохимия, фемтохимия, когерентная химия, спинтроника, химия сверхкритических и экстремальных состояний и т.д.

Однако химия должна быть единой наукой, чтобы каждый исследователь имел универсальное фундаментальное образование и не только умел синтезировать материал, но и хорошо понимал свойства соединений, связь между ними, ориентировался в физической химии, органике и всех других направлениях. Эти два крупнейших академика считали, что без интеграции химических наук дальнейший прогресс невозможен. Как должны строиться отношения между разделами химии? Это структурирование химии не по названиям, это структурирование химии по задачам и целям, по ее внутренней логике. В общих чертах это выглядит так: соотношение химических наук они изобразили в виде иерархии, на вершине которой находится химический синтез. Без него не может быть новых веществ и материалов. Они не разделяют неорганический и органический синтез, наоборот, утверждают, что синтетик должен уметь все.

Перечисляются такие разделы, как химическое материаловедение, управление химическими процессами. Особенно следует обратить внимание на строение вещества и связь между строением и физико-химическими свойствами. Т.е. речь идет о синтезе веществ с заранее заданными свойствами. Важная ступень иерархии – технологии. Необходимо, чтобы соединения получались максимально коротким путем – без побочных продуктов, без выделения токсичных отходов. Проблемы химической технологии тесно связаны с экологией. Мы страдаем от химии, потому что плохо построенные технологии неэффективно расходуют ресурсы, дают много побочных продуктов, выбросов, загрязняя природу.

В Душанбе я продемонстрировал примеры технологий XX века. Например, технологию получения чистых масел, основанную на применении сверхкритических жидкостей - жидкостей, которые используются при температуре и давлении выше критических параметров и благодаря этому обладают особыми свойствами. Вода, вы знаете, камень не растворяет. А сверхкритическая – с некоторыми вполне справляется. Благодаря этим свойствам в сверхкритических жидкостях целый ряд многостадийных, длительных и сложных химических процессов можно провести в одну стадию, без образования побочных продуктов, и – что важно – с минимальной затратой энергии.

За технологиями идет аналитический контроль и аналитическая диагностика. Естественно, не зная, что мы получаем или чем оперируем, работать невозможно. Экономичность – следующий фактор. Все держится на экономической целесообразности. И наконец, последнее в этой иерархии – химия жизни. Поразительный раздел – без химии мы не решим проблемы долголетия человека, не найдем способы борьбы с такими недугами, как рак, болезнь Альцгеймера и многими другими. Я имею в виду не только создание новых лекарственных препаратов, а именно понимание молекулярного механизма болезней, который невозможно раскрыть без знания химических процессов, их сопровождающих.

Мне задают вопрос, как возникают новые направления в химии? В химии, как и в других науках, появляются все новые экспериментальные подходы и результаты, стимулирующие дальнейшее развитие теории, не всегда вписывающиеся в классические представления науки, но в случае их реализации сулящие колоссальные новые революционные технологии. Например, обнаружение явлений высокотемпературной сверхпроводимости, холодного ядерного синтеза, создание молекулярных магнетиков, сверхпроводящих полимеров, многофункциональных спиновых систем и многое другое.

Различных путей много. Вот пример, связанный с нашим университетом: академик Владимир Минкин, сейчас он руководит наукой в ЮФУ, занимался сугубо теоретической проблемой квантово-химического расчета неклассических структур органических соединений, которые не вписывались в традиционные представления о химической связи. Впоследствии некоторые вещества, структуры которых были рассчитаны и предсказаны теоретически, оказалось возможным синтезировать экспериментально. Таким образом, было создано в химии новое поле деятельности – работа над неклассическими структурами.

Среди множества других проблем, доставшихся нам от XX века, холодный термоядерный синтез. Возможен ли он? Уже более 20 лет очень актуальный вопрос. Исследователи Мартин Флейшман и Стенли Понс подали огромное напряжение на палладииевый электрод, насыщенный водородом. И обнаружили, что вокруг появились нейтроны, развилась высокая температура, а раз нейтроны – значит, идет ядерная реакция. И они написали, что обнаружили холодный термоядерный синтез, чем вызвали неприязнь и непонимание всех коллег, особенно тех, кто работает на ускорителях – они собирают на миллиарды оборудование, а тут холодный термоядерный синтез при комнатном давлении и температуре. Конечно, их посчитали аферистами и шарлатанами. Начали проверять. В 5 лабораториях мира проводились проверки – в двух подтвердилось, в трех нет. Я тогда на специально организованной секции для обсуждения этого эффекта на Менделеевском съезде в Ташкенте (1989 г.) высказал и свое мнение. Хотя, будучи относительно молодым профессором, я не был уверен, что мою точку зрения примут во внимание. Я сказал, что такое разночтение, видимо, связано с географическим положением места, где проводился эксперимент. Потому что повлиять может многое, даже положение Луны и геомагнитный фактор, которые накладываются на проведение реакции. Тогда это было принято весьма иронично, но сейчас такая позиция возникает все чаще.

В ЮФУ сейчас взят курс на универсальность образования – это очень хорошо. Выпускник должен получить широкое фундаментальное образование. Задача университета в первую очередь давать знания – основу любой специальности. Мы учим студентов мыслить ассоциативно, чаще связывать то, что делается в биологии, химии, физике, в единую целостную картину мира. Этому способствует мобильность, расширение магистратуры, усиление аспирантуры. У ЮФУ очень серьезные перспективы в науке. Мы можем проводить конференции такого же мирового уровня, как Авиценновские чтения, если найдем достойный символ. В Душанбе работают люди, получившие хорошее образование в Москве, в Петербурге, там есть филиал МГУ, и мы могли бы если не филиал открыть, то хотя бы приглашать выпускников Таджикского национального университета для обучения   в магистратуре и аспирантуре ЮФУ. Я не стал этого предлагать во время своего визита, потому что у меня не было таких полномочий, но руководство университета в Душанбе, я уверен, с удовольствием бы пошло на это, так как знает ЮФУ и работы наших ученых.

Записал Арсений Полярный

Фото Александры Копачевой




comments powered by HyperComments
газета
'Южный Университет'
gazeta@sfedu.ru, pr@sfedu.ru
344006, г.Ростов-на-Дону,
ул.Большая Садовая, 105/42,
ком.506 б
Горшенкова Ольга Александровна


+7(863)263-82-85
+7(863)244-09-94