– Какие проекты в перспективе должны войти в структуру научного направления Materials Science & Chemistry?
– Проектов много, все они несколько разнородны и имеют междисциплинарный характер: в них задействован не только Институт естественных и точных наук, и не только химический факультет, хотя связующее звено для всех проектов – химики. Один из наиболее интересных и заслуживающих внимания – проект, направленный на получение новых материалов для фотоники и спинтроники. В настоящее время по нему проводим исследования в рамках международной коллаборации. В основе финансирования проекта – грант Российского научного фонда в размере 40 миллионов рублей. Изначально срок реализации гранта был три года, в настоящее время проект продлен еще на два. Руководит им доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией полисераазотистых гетероциклов Института органического синтеза РАН (Москва) Олег Ракитин. Руководитель от ЮУрГУ – кандидат химических наук Олег Большаков. Также в коллаборацию входит Университет Эдинбурга (University of Edinburgh) и Физический институт РАН (Москва).
– В чём основная цель и преимущества этого проекта?
– Суть проекта – в получении материалов на основе новых органических полупроводников. Напомню, что полупроводники – это основа радиодеталей (радиоэлементов). Изобретенные в середине прошлого века, полупроводники пришли на смену радиолампам, что позволило уменьшить габариты конструкции и увеличить её производительность. Постепенное усовершенствование полупроводников способствовало появлению компьютеров. Первые полупроводники создавались на основе германия, затем – на основе кремния. Современные полупроводники изготавливают на основе органических соединений. Одним из лидеров в этом направлении является международная Лаборатория халькогеназотсодержащих гетероциклов. Результаты исследований лаборатории представлены в ряде научных статей. Коллектив ученых под руководством Олега Ракитина активно публикуется в зарубежных научных журналах. Их статьи часто цитируются международным научным сообществом. Только с 2017 по 2018 год индекс Хирша профессора О.А. Ракитина повысился на три единицы и стал равен 21. Научный коллектив под его руководством – сегодня безусловный лидер направления Materials Science & Chemistry в ЮУрГУ. Лаборатория халькогеназотсодержащих гетероциклов дает наибольший прирост по цитируемости.
Ещё один лидер направления Materials Science & Chemistry – международная Лаборатория многомасштабного моделирования полифункциональных соединений, созданная при поддержке Проекта 5-100. Один из главных ее проектов – междисциплинарное исследование свойств химических связей и межмолекулярных взаимодействий, находящееся на стыке химии, физики и информатики.
Руководит лабораторией PhD, профессор Университета Центральной Флориды (США) Артём Масунов. Руководитель от нашего университета – доктор химических наук, доцент Екатерина Барташевич. Лаборатория демонстрирует высокие результаты, отраженные в публикационной активности, в большом количестве высокорейтинговых, хорошо цитируемых публикаций по тематике моделирования полифункциональных соединений. Результаты совместного исследования Екатерины Барташевич и профессора Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева Владимира Цирельсона по теме характеризации химических связей в феврале опубликованы в высокорейтинговом научном издании Journal of Computational Chemistry, входящем в Топ-10% по международным базам данных Web of Science и Scopus.
Также в числе лидеров по уровню публикаций научное направление «Безреагентная фотокаталитическая очистка воды от трудноокисляемых загрязнений». Исследования проводятся в рамках международной коллаборации с Университетом Овьедо (Испания) и реализуются в ЮУрГУ в рамках проектного обучения. В составе международной коллаборации работают два наших выпускника – Игорь Кривцов и Марина Илькаева. Они окончили ЮУрГУ, защитили кандидатские диссертации здесь и диссертации PhD по этой же тематике в Университете Овьедо. Степень PhD дает право претендовать на европейские гранты. Коллаборация занимается получением и исследованием свойств новых фотокатализаторов.
Фотокатализаторы – это вещества, которые позволяют осуществлять сложные химические превращения. Они значительно ускоряют химическую реакцию, что в ряде случаев делает её в принципе возможной (некоторые реакции не протекают из-за чрезвычайно малой скорости).
Не могу обойти вниманием еще две научные группы. Первая – проектная группа под руководством доктора химических наук, профессора Владимира Шарутина, занимающаяся получением элементоорганических соединений. За прошлый год она также демонстрирует высокий прирост в цитировании: так, индекс Хирша профессора Шарутина вырос на две единицы. Элементоорганические соединения, изучением которых занимается группа Шарутина, находят применение по широкому спектру направлений: это и биологически активные материалы, и катализаторы. Конёк этой группы – синтез новых, ранее никем не полученных материалов и изучение их структуры. Открытые Владимиром Шарутиным реакции окисления и фенилирования спиртов и фенолов фенильными производными сурьмы и висмута послужили началом использования указанных производных в тонком органическом синтезе. Также отдельного упоминания заслуживает проектная группа под руководством доктора химических наук, профессора Дмитрия Кима. Она занимается изучением синтеза органических и гетероциклических соединений. По этому направлению регулярно защищаются кандидатские диссертации. Научная группа профессора Кима воспитывает для ЮУрГУ и других университетов перспективных молодых ученых.
– О каких новых научных направлениях вы могли бы рассказать подробнее?
– Одно из недавно появившихся перспективных научных направлений больше относится к экологии, чем к материаловедению. Это биоиндикация состояния окружающей среды. Нужно отметить, что ученые этой группы уже вышли в топ цитирований по ЮУрГУ! Эта тема актуальна не только для Челябинска, но и для всех городов, на территории которых есть крупные промышленные предприятия.
К лидерам материаловедческого направления в университете относится и такое перспективное направление, существующее в Политехническом институте, как исследование функциональных свойств магнитных материалов, например, гексаферритов (гексагональных ферритов М-типа). Эти материалы способны поглощать электромагнитное излучение в широком диапазоне. В состав научной группы кандидата технических наук, доцента, заведующего Лабораторией роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Дениса Винника входит кандидат физико-математических наук, постдок Алексей Труханов. Прирост индекса Хирша в научной группе под руководством Дениса Винника составил четыре единицы в год, и сегодня он равен одиннадцати.
Научная группа под руководством инженера-исследователя НОЦ «Нанотехнологии», кандидата химических наук Дмитрия Жеребцова разрабатывает инновационные композитные материалы на основе различных соединений, в том числе красителей. Эту научную группу также отличает высокая публикационная активность и качественные показатели цитируемости. К числу участников будущего научного кластера Materials Science & Chemistry относится и межуниверситетское направление, реализуемое в лаборатории «Функциональные материалы» под руководством доктора физико-математических наук Сергея Таскаева. В коллаборации с университетами Дармштадта, Севильи и другими вузами ученые этой лаборатории только в нынешнем году опубликовали 65 статей в изданиях, индексируемых Scopus, из которых 43 – в Топ-25%! Исследования посвящены синтезу новых магнитных материалов с заданными свойствами, новых материалов с эффектом памяти формы и термоэлектрическим эффектом. Объединение всех этих научных направлений в материаловедческий химический кластер в перспективе должно обеспечить вхождение ЮУрГУ в (отраслевой) предметный рейтинг QS Materials Science: Chemistry и продвижение в нем.
– Использовался ли опыт других вузов при планировании химического кластера на базе химического факультета?
– Продумывая структуру и развитие научного направления Materials Science & Chemistry, мы активно используем опыт коллег. Очень интересен в этом отношении опыт Института точной механики и оптики. ИТМО никогда не специализировался на химии, но в рамках Проекта 5-100 они приняли решение о необходимости развития химического кластера. Этот опыт в какой-то мере в ближайшем будущем планируем перенять и мы на площадке химического факультета ИЕТН. Речь идет о химическом кластере, в рамках которого в ИТМО реализуется проектное обучение. Там осуществляются проекты по созданию инновационных материалов, в том числе катализаторов. Катализаторы в рамках проекта формируются (подгоняются) под определенные виды загрязнений. В проекты на основе конкурсного отбора приглашаются магистранты. Попасть в химический кластер ИТМО нелегко, туда берут только лучших!
Студенты учатся в магистратуре, выполняют проекты, при этом получая все компетенции, которые им необходимы для получения диплома, и по итогам работы защищая магистерскую диссертацию. По окончании магистратуры они уже имеют одну-две (иногда три) высокорейтинговые публикации. С такими результатами для них открыта аспирантура как России, так и всего мира. Кроме того, для них открыты двери на высокотехнологичные предприятия химической отрасли. На площадке ЮУрГУ мы также планируем воплотить эту идею. В ИТМО нет основного учебного процесса по химии, и им в каком-то смысле проще. В ЮУрГУ накоплен огромный опыт в области развития химии. Работающую модель ИТМО можно реализовать на нашей площадке.
– В чём суть создания междисциплинарного семинара на базе ИЕТН? Почему потребность в нём возникла именно сейчас?
– Междисциплинарный семинар создан с целью выявления наиболее эффективных научных групп и поиска возможностей для их взаимодействия. Большинство специалистов Института естественных и точных наук – высококлассные профессионалы именно в своем направлении. Но чтобы совместно успешно развиваться дальше, нам всем необходима помощь коллег. Приведу простой пример. Нельзя сказать, что я совсем не знаю математику. Но решить систему дифференциальных уравнений я не возьмусь. Поэтому задачи, где это необходимо, обхожу стороной. А они могут быть очень перспективными.
Помимо личных научных задач, у всех нас есть общая задача – повышать уровень научной работы нашего института и университета в целом. Междисциплинарный семинар ИЕТН появился по инициативе директора нашего института, доктора физико-математических наук Алевтины Келлер. Я эту инициативу поддержал. В ходе встреч на междисциплинарном семинаре у нас с коллегами есть возможность обсудить темы на стыке наук, создать новые проекты и подготовить по ним совместные статьи, которые в дальнейшем будут опубликованы в топовых журналах, индексирующихся в базах данных Scopus и Web of Science.
В настоящее время по нашим совместным исследованиям математики сделали новый программный продукт. Одну совместную публикацию уже готовим. В ближайшее время получим ряд результатов и начнем писать вторую статью. Я рассчитываю на журнал уровня минимум Топ-25%! У междисциплинарного семинара большие перспективы развития. Совместные публикации ученых ИЕТН могут появиться сразу по нескольким смежным научным направлениям. Основная цель такой усиленной междисциплинарной работы – создание материаловедческого химического кластера, обеспечивающего вхождение ЮУрГУ в предметный рейтинг Materials Science: Chemistry в QS и продвижение в нем.