Новые физические методы для химических исследований

На прошлой неделе, в ходе II Международной научной конференции "Наука будущего", состоялось заседание Совета по грантам президента РФ, где рассматривался вопрос о том, какие новые научные проекты получат финансирование по постановлению правительства РФ за №220.

Из 484 заявок, допущенных к участию в конкурсе, 40 были признаны победителями. Одна из них подана группой ученых кафедры физической химии Химического института им. А.М.Бутлерова КФУ и профессором Ростокского университета (Германия) Кристофом Шиком (на фото слева). Грант в сумме 90000000 руб. будет предоставлен им на создание в институте лаборатории сверхбыстрой калориметрии и проведение в ней ряда исследований.

О том, что это за исследования, рассказывает научный сотрудник НИЛ "Лаборатория синтетических физиологически активных веществ" Тимур Мухаметзянов (на фото справа):

"Начну с рассказа о Кристофе Шике. По образованию он – физик, выпускник Технического университета Лойны-Мерзебурга, ныне - один из ведущих мировых ученых в области физики полимеров (изучает процессы их плавления, кристаллизации и стеклования) и калориметрии. Кристоф Шик - автор более 300 высокоцитируемых научных статей (индекс Хирша – 45) и нескольких монографий. Его труды цитировались более 6000 раз! Вообще, Кристоф Шик - очень продуктивный автор: за последние 5 лет он написал более 100 статей (только в прошлом году - 37).

Ростокский университет

Кроме того, Кристоф Шик – прекрасный преподаватель и научный руководитель – под его началом защищено больше 20 диссертаций. У него большой опыт и в организации науки и образования – он был директором института физики, деканом факультета математики и естественных наук, заместителем декана факультета математики и естественных наук, а сейчас он – член совета Ростокского университета.

Профессор Шик также является редактором ведущего мирового журнала в области термохимии, термоанализа и калориметрии "Thermochimica Acta" (Q1 по физике, Q2 по химии). Кроме того, он - член правления Немецкого общества по термоанализу и председатель финансируемой Европейским Союзом программы научного сотрудничества по теме "Структурирование полимеров".

За свою научную деятельность Кристоф Шик удостоен ряда самых престижных научных наград и премий. Он, в частности, лауреат премии Mettler Toledo (Североамериканское общество термоанализа, 2006 г.), премии памяти Джеймса Дж.Кристенсена за выдающийся вклад в инновационное использование и применения калориметрического оборудования (США, 2008 г.), премии AICAT-SETARAM за выдающийся вклад в развитие физического знания и инструментов познания, связанных с упорядочиванием, кристаллизацией, агрегацией или организацией синтетических полимеров (Италия, 2010 г.), научной премии GEFTA (Германия, 2014 г.) и приза Кальве (Франция, 2011 г.).

Стоит отметить, что раньше наши ученые и профессор Шик не проводили совместных исследований. Но он знает о нашей работе от своего коллеги по университету - профессора Сергея Веревкина (на фото слева), с которым у нас есть совместные исследовательские проекты. Кроме того, в журнале, который редактирует Кристоф Шик, опубликовано немало наших научных работ, поэтому, он прекрасно осведомлен о нашей деятельности. Тем более, что деятельность научной группы, руководимой заведующим кафедрой физической химии, профессором Борисом Соломоновым (на фото внизу справа) - калориметрия, свойства материалов, термоанализ – сходны с областью научных интересов Кристофа Шика.

Исходя из этого, и появилась идея совместных исследований. По правилам конкурса Совета по грантам президента РФ, заявки подаются совместно ведущим ученым проекта и организацией, в которой он намерен работать. Вот Кристоф Шик, вместе с коллективом кафедры физической химии, и подали заявку. Как видите, она выиграла!

Теперь о том, чем мы будем заниматься в новой лаборатории. Там будут проводиться исследования различных объектов по разработанному К.Шиком методу - сверхбыстрой калориметрии с применением чип-калориметров. Этот метод позволяет изучать свойства материалов и процессов при нагреве и охлаждении со скоростью до 1000000 К/сек., что открывает огромные перспективы в изучении быстропротекающих тепловых процессов и позволяет получить недоступные для традиционной калориметрии данные.

Объектами наших исследований станут полимеры и их композиты, например, с лекарственными веществами, биополимеры, биомолекулы (олиго- и полипептиды). Кроме того, мы будем изучать процессы испарения малолетучих веществ. Это важно для химической и других отраслей промышленности, где применяются такие вещества, испарения которых могут быть небезопасными.

Какова цель этих исследований? Они напрямую связаны с фундаментальной наукой, но не оторваны от жизни, так как изучают реально происходящие на практике процессы. Полученные в ходе исследований результаты можно будет эффективно применять в промышленности, тем более, что в производстве полимеров или лекарств часто нужны процессы быстрого нагревания или охлаждения, поэтому важно понимать, что и как там происходит. Используя новый метод исследований, можно заглянуть в самую суть этих процессов, тем более, что он позволяет решать очень широкий круг задач, исследовать множество разных процессов.

Помимо исследований, мы планируем участие профессора Шика в ряде мероприятий нашего института. В частности, он прочтет курс лекций и проведет мастер-классы для молодых ученых, в том числе, по написанию и оформлению научных статей – он же редактор международного журнала. Кроме того, мы будем организовывать и международные конференции по исследуемым нами вопросам калориметрии – с участием Кристофа Шика.

Все это начнется совсем скоро: Кристоф Шик приедет в Казань уже в середине октября и сразу приступит к созданию лаборатории.

Напоследок немного о том, что такое калориметрия. Все наслышаны о калориях, при упоминании о которых, первым делом, приходят на ум тренажеры в фитнесс-клубе. В этом есть доля истины, ведь калорийность пищевых продуктов - не что иное, как количество теплоты, которое выделится, если этот продукт сжечь (надо только заметить, что "пищевая" калория в 1000 раз больше, чем калория, которую использовали в физике и химии, поэтому называется килокалорией). Сама же калориметрия (от лат. "calor" – «тепло» и "metro" - измеряю) - совокупность методов измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощаемой при протекании различных физических или химических процессов. Эти методы используют для определения теплоемкости материалов и тепловых эффектов разных химических реакций, а также применяют в промышленности для определения теплотворной способности топлива и многого другого".

Занятия физкультурой - тоже физический процесс!

Остается добавить, что получение мегагранта Кристофом Шиком и учеными Химического института было нелегким делом. На участие в 5-й волне конкурса по постановлению правительства РФ за №220 от 9 апреля 2010 г. было подано 542 заявки. Напомним, что к конкурсу было допущено 484 заявки, 242 из них (охватывающие 21 научную область) вышли в финал. Как уже сообщалось, мегагранты на общую сумму 1200000000 руб. выиграли 40 заявок. 20 из них подано вузами, подведомственными МОиН РФ, 10 – научными центрами Федерального агентства научных организаций. По 2 заявки подали МГУ им. М.В.Ломоносова и С.-ПбГУ, по 1 заявке – ЦАГИ и Курчатовский институт, остальные – другие вузы и научные центры.