Министру показали работу трех научных групп, каждая из которых не просто связана с прорывными исследованиями, но имеет конкретную практическую направленность.
Тушите свет, тут инсектициды!
Александр Загузин, проект которого получил грант правительства региона, трудится в лаборатории синтеза комплексных соединений. Лаборатория большая, а вот группа, работающая над проектом синтеза металлорганических координационных полимеров для различных сенсоров, – маленькая, всего три человека: сам Загузин (кандидат наук), еще аспирант и студент-четверокурсник. Но вот новый подход к давней проблеме они сумели найти.
«Мы синтезируем комплексные полимеры, с помощью которых можно определять наличие в окружающей среде нитроароматических и галогенароматических соединений», – объяснил Загузин.
Определяемые соединения могут присутствовать, например, в средствах для уничтожения насекомых – инсектицидах, и пестицидах – препаратах для уничтожения сорных растений. И то, и другое используется в сельском хозяйстве, и вредно не только для сорняков, но и для человека. В идеале – неплохо иметь возможность быстро, на месте, определить: сколько этих не самых безопасных веществ содержится в воздухе или воде после обработки.
Вообще сенсоров для определения различных веществ в воде, воздухе и почве сейчас очень много, но ученые и инженеры продолжают биться за точность, чувствительность, компактность, надежность и простоту использования, а главное – их селективность, то есть способность показать концентрацию конкретного соединения, а не любого загрязнения.
Группа Загузина нащупала новый подход: определять концентрацию именно галогенароматических соединений по степени тушения люминисценции (свечения) кристаллов металлорганических координационных полимеров.
«Новый подход – это использование нековалентных взаимодействий, так называемых галогенных связей между каркасом и субстратом. Это новая тема, ее исследуют в мире не более десяти лет», – рассказал молодой ученый.
Пока группа исследует только модельную реакцию: готовит водный раствор хлорбензола и добавляет к нему кристаллы полимера, изучая изменения светимости. Деньги областного гранта были выделены в мае, но первые результаты работы уже есть: за полгода синтезировали соединения-сенсоры и проверили их чувствительность. Оказалось, она совсем не плохая, на нижней границе существующих промышленных приборов. Но ученые уверены, что это далеко не предел возможностей нового метода.
Дышите, вам поставят диагноз
Слово «сенсор» – ключевое и в разработке Виктории Ивановой, юной сотрудницы Лаборатории химии летучих координационных и металлорганических соединений. Именная стипендия позволила ей сосредоточиться на экспресс-диагностике заболеваний по выдыхаемому человеком воздуху.
Таких сенсоров, как и в предыдущем случае, уже существует немало. Например, алкотестеры, которыми пользуются сотрудники ГАИ. И проблемы у всех сенсоров общие: чувствительность, компактность, селективность. Иванова работает над быстрым и точным определением аммиака в выдыхаемом человеком воздухе – это симптом патологии почек. Для этого используются особые соединения – фталоцианины.
То, что они способны адсорбировать молекулы аммиака – известный в науке факт, что они при этом меняют свои свойства – тоже. Но как это использовать в практическом плане? В Институте неорганической химии нашли решение: создали новый гибридный материал, тонкую пленку из фталоцианинов на подложке из углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки – отличный проводник электричества, но стоит аммиаку осесть на поверхность фталоцианина, как сопротивление материала резко возрастает.
«Существуют аналоги этой методики, масс-спектрометрические и хроматографические сенсоры, но адсорбционно-резестивные сенсоры выделяются за счет быстроты, простоты и отсутствия пробоподготовки», – пояснила Иванова.
Другими словами, если удастся довести разработку до промышленного воплощения, у врачей будет полезный метод экспресс-диагностики: подуйте в трубочку, и ваши почки сообщат, требуется ли им срочная помощь. Затем остается продуть сенсор воздухом, и он снова готов к работе.
«Сейчас мы подбираем слои с оптимальными сенсорными характеристиками, изучаем воспроизводимость и стабильность сенсорного отклика, его реакцию на температуру и влажность», – рассказала исследовательница.
Лаборатория уже достигла предварительного соглашения с клиникой Мешалкина, которая готова поставлять «выдохи» больных с почечной недостаточностью ученым, чтобы они работали с реальной, а не модельной газовой смесью. Если удастся точно распознать в ней аммиак, то ученые расширят спектр исследований – на очереди сероводород и оксиды азота.
Включайте фабрику водорода в кармане
Данила Васильченко, несмотря на молодой для ученого возраст, уже опытный исследователь. В Лабораторию химии редких платиновых металлов он пришел еще студентом, и через 18 лет у него уже есть своя научная группа и премия для молодых ученых правительства региона.
Если его коллеги в других лабораториях только размышляют, как предложить свои разработки производственникам, то группа Васильченко работает «от обратного»: еще в начале двухтысячных ученые взялись решать прикладную задачу, стоявшую перед красноярским заводом «Красцветмет».
Там выделяли из руд благородные металлы, но полученный продукт – раствор солей благородных металлов в азотной кислоте – был далек от идеала. Смесь легко меняла состав в зависимости от условий хранения, да и просто со временем. Новосибирские химики научились разделять благородные металлы, выделяя их в виде различных солей, и создавать стабильные растворы в гораздо менее агрессивных, чем азотная кислота, средах. Это крайне полезные методики, ведь такие растворы используют для пропитки различных пористых веществ, чтобы получить катализаторы. Поскольку работа началась с раствора, полученного прямо с завода, все технологии ученых легко масштабируются и внедряются обратно в производство.
«Занимаемся платиной, палладием, родием, немного ирридием. Мы единственные в мире, кто этим занимается и умеет это делать», – рассказал Данильченко.
Сегодня внимание группы сосредоточено на создании биметаллических катализаторов для водородной энергетики. В качестве источника водорода выступает гидразин – многие знают это вещество, как ракетное топливо. На катализаторе, содержащем никель и платину, или кобальт и платину, гидразин разлагается, выделяя водород. Получается удобный мобильный топливный элемент, который можно использовать как угодно и где угодно.
Сейчас ученые работают над созданием катализатора, который будет не просто разлагать гидразин, но делать это с заданной скоростью, обеспечивая стабильный и равномерный приток водорода.
«Мы создаем катализаторы, тестируем их, а потом отдаем для испытаний в Институт катализа» – рассказал ученый.
«Наша область выделяет 80 миллионов рублей на совместные гранты с РНФ (который вкладывает такую же сумму), а еще есть областная субсидия на трансфер технологий: половину затрат коммерческих предприятий, внедряющих у себя новые высокотехнологичные методики, готово финансировать региональное правительство», – прокомментировал выделение грантов ученым министр науки и инновационной политики Новосибирской области Вадим Васильев.
