ТОМСК, 15 сен – РИА Томск, Елена Тайлашева. Томск –
это химия, химия – это Томск. Такие ассоциации должны возникать у любого
специалиста из науки, образования и профильной промышленности, считает директор
Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха (ТПУ) Марина
Трусова. Как перенести идеальную формулу в производство и как раскрутить одну
реакцию до Нобелевки – в материале РИА Томск.
"Зеленые" магниты
Зеленая химия – это концепция, которая должна привести к
сокращению или полному отказу от использования опасных и токсичных веществ в производстве;
заменить вредные (и при этом дорогие) компоненты химической продукции на
безопасные и дешевые. И если у кого-то в этой области получается интересный
результат, статью с удовольствием берут ведущие химические журналы.
Так
произошло недавно с исследованием томских политехников – престижнейший немецкий Angewandte Chemie International Edition (IF: 12,959; Q1) опубликовал их
работу по получению стабильных органических радикалов с магнитными свойствами.
Этаких "органических магнитов", которые могут стать альтернативой кремнию и
литию в электронике…
"Радикалы – это органические молекулы, у которых есть один
неспаренный электрончик, за счет этого все вещество обладает магнитными
свойствами. Но такие соединения не стабильны – они живут доли секунд, потому
что стремятся восполнить нехватку электрона и вступить в реакцию с другими
молекулами.
Мы придумали структуры, которые будут стабильными. Они
синтезируются в колбе в лабораторных условиях, но при этом не разваливаются и
не превращаются в другие продукты распада", – рассказывает Трусова.
Она – соавтор статьи и называет ее знаковой лично для себя.
Но не потому, что публикация в журнале первого квартиля поднимает ее личный
индекс Хирша – он и так самый высокий среди всех руководителей
исследовательских и инженерных школ ТПУ (=12). Марина Трусова поясняет:
"Один из авторов – наш молодой ученый, ассистент школы Павел
Петунин. Школа создавалась именно для этого – чтобы молодежь оставалась в
университете, создавала свои научные группы, чуть ответвляясь от предыдущего
научного руководителя, но оставаясь под его крылом.
Павел защитился в 2019 году, и теперь у него есть своя
микрогруппа, он генерит идеи, ставит эксперименты, общается с партнерами
(статья написана в коллаборации с академическим институтом новосибирского
академгородка и Университетом Марселя). Я же выступаю больше как организатор,
как ментор – последние три года из-за большого количества административных дел
уже не работаю "ручками" в лаборатории. К своему большому сожалению…".
© предоставлено пресс-службой ТПУИсследовательская школа химических и биомедицинских технологий создана в ТПУ в 2017 году, Трусова возглавила ее в 2019-м.
Логика органики
Именно "творческую" работу в лаборатории Марина Трусова
любила больше всего:
"Меня всегда привлекало ощущение от достижения результата.
Ты три-четыре месяца, иногда и дольше, бьешься над одной и той же проблемой, а
получается не то, что хочешь. На бумаге-то всегда все красиво и идеально,
но когда переносим это в колбу, появляется множество внешних факторов. В
органической химии на результат влияет даже влажность в аудитории.
У нас был случай: аспирант долго боролся с одной реакцией. У
него был твердофазный процесс, он тер-тер в ступке реактивы, но ничего не
получалось. Как-то психанул и ушел домой, оставив все на столе. Утром вернулся
– реакция прошла! Влажность ночью была высокая, конденсат попал в ступку, и
одной-двух капель хватило, чтобы процесс пошел. Это ощущение того, что в колбе
получилось то, что на бумаге (и оно системное, повторяется, воспроизводится) –
просто вау!".
© с сайта ТПУ"В любом случае в химии нужно знать основы происходящего. Какие бы громоздкие формулы ни были у конечного вещества, в основе лежит база, простые элементарные реакции. И с ними можно творить. Это как с нотами – их всего семь, но песен много", – говорит Марина Трусова.
В научный трек Марина решила идти еще со времен колледжа –
она заканчивала школу в Анжеро-Судженске и затем поступила в местный политехнический
колледж – на биотехнолога.
"В колледже мне очень повезло с преподавателем по
органической химии – Киреевой Галиной Александровной. Она сумела показать,
насколько органика логичная, как 2+2. Ничего не надо зубрить – просто логически
мыслить. Дальше начались исследования, научка. Выращивали микроорганизмы,
посевной материал. У нас был лабораторный реактор-ферментер.
Я ездила в Курган на "Синтез", работала аппаратчиком.
Прикосновение к технологии очень много дает: когда ты крутишь вентиль
химического реактора и понимаешь, сколько нужно отлить того или иного реагента,
это развивает пространственное мышление. Поэтому дальше в университете с его
глубокой теорией было гораздо проще учиться", – вспоминает собеседница агентства.
Колледж, где она училась, плотно взаимодействовал с Томским
политехом, поэтому после выпуска группа по биотехнологии почти полным составом
перешла на кафедру органической химии и тонкого органического синтеза ТПУ.
Заведовал ей Виктор Филимонов.
"На втором курсе Виктор Дмитриевич читал поточные лекции по
органике и говорил: "Кто хочет заниматься наукой – велкам!". Полгруппы к нему
сразу пришло – включая меня. Но осталось не так много: научно-исследовательская работа – она, конечно, творческая, но во многом
рутинная. Это системные эксперименты, которые требуют большой кропотливости.
Поэтому, кстати, женщин среди ученых больше – они усидчивее", – говорит ученый.
© предоставлено пресс-службой ТПУ"Исследователи, творческие натуры – это не крупнотоннажное производство, это единичные звездочки, которых нужно взращивать с первого курса", – уверена Трусова.
Инженерный диплом Трусова защищала у Елены Краснокутской,
ученицы Филимонова, в аспирантуру поступила к Виктору Дмитриевичу.
"У химиков в Политехе всегда была иерархия: профессор,
молодой ученый, аспирант, кто-то из студентов... Знания передаются по
цепочке: профессор занят и ему некогда учить студентов работать ручкам, зато
аспиранту нужна педпрактика.
Благодаря этому складывается преемственность поколений, и к
концу магистратуры получается уже сложившийся исследователь, которому не надо
объяснять элементарных вещей (лить воду в кислоту или кислоту в воду)", – рассказывает ученый.
Столица промышленной разработки
Начиная с кандидатской (защищенной в 2009 году) Марина
Трусова занималась ароматическими солями диазония – соединениями, которые могут
использоваться для создания "умных" материалов (и при этом соответствуют
концепции зеленой химии).
"Этот класс соединений открыт в начале XIX века. Они были известны, но их круг
был скуден. А мы своими работами его расширили, показали плюсы и минусы, где
использовать можно, где нужно, где нельзя. В эксперименте все подтвердили,
доказали, почему вещества стабильны, почему более реакционно способны, почему
их выгоднее использовать в органических превращениях, нежели аналоги", – рассказывает специалист.
Далее началась проработка их применения на практике, в
частности для создания умных материалов: сенсоров, биочипов, умных поверхностей,
способных подстраиваться под те или иные условия. Стали возникать коллаборации – с физиками, биомедиками, материаловедами, как внутри вуза, так и вне его.
Марина Трусова приводит примеры:
"Внутри ТПУ это, например, коллаборация с профессором Родригесом
– он модифицирует графен солями диазония и создает гибкую электронику. Вместе с
Романом Сурменевым работаем над "умными" поверхностями для регенеративной
медицины. С коллегами из чешского Университета химии и технологии разрабатываем
сенсоры для обнаружения токсичных веществ в сверхнизких концентрациях. И таких направлений больше
20".
Она поясняет: соли диазония могут придать веществам
различные свойства. Все дело в их особенной структуре, которая позволяет просто
привязывать к поверхности солей другие соединения (в том числе стабильные
радикалы, о которых шла речь выше). В зависимости от того, какое соединение,
меняются и свойства материла, вплоть до диаметрально противоположных.
"Это элементарная реакция, но ее "раскручивание" может
привести к невероятным результатам, за которые вручают Нобелевскую премию,
такие случаи уже были", – отмечает специалист.
www.youtube.comИнженерная школа химических и биомедицинских технологий ТПУ
Она подчеркивает: это исследования фундаментальные, научные группы
школы не ставят целью внедрение полученных результатов в практику:
"Безусловно, это интересно. Но ученый должен заниматься
научными исследованиями, поиском новых знаний. А "доводить" их должны
технологи. Потому что путь от публикации результатов до создания промышленной
технологии – отдельная наука, их нельзя смешивать. Это, в конце концов, и
разная инфраструктура – перевод из колбы в 10-литровые реакторы и далее по
нарастающей.
Поэтому в Томске назрела идея создания Центра малотоннажной
химии, где мы будет не только принимать внешние заказы, нарабатывать вещества и
передавать заказчику, но и свои разработки доводить до привлекательных для
бизнеса технологий".
Марина Трусова значится лидером этого проекта. По ее словам,
в Томске уже есть два аналогичных инжиниринговых центра: на базе ТПУ – по
неорганической химии, на базе Томского госуниверситета – по органической химии. В новый центр по
малотоннажной химии будет заводиться полимерная химия, в основном это создание
новых композитных материалов на основе полимеров.
"Якорным бизнесом у нас будет СИБУР, но есть уже и заказы от
других холдингов на масштабирование технологий. Планируем также выпускать
радиофармпрепараты – яркий пример малотоннажной химии, когда требуется
небольшое количество вещества, и крупнотоннажные предприятия за это просто не
берутся. Совместно с Институтом химии нефти СО РАН займемся внедрением
технологий нефтепереработки", – рассказывает собеседница.
Ее цель амбициозна:
"Химия в Томске всегда была на высоте, за Уралом мы
единственный вуз, который химиков в принципе готовил. Мы хорошо смотрится и по
публикациям в области химии, смежным дисциплинам. Мы должны сделать Томск
центром промышленной разработки, столицей химии. С таким мощным заделом и
мощными компетенциями по химии, как у нас, это давно должно было случиться!"