г. Москва, Ленинский проспект, 47
Телефон: +7 499 137-29-44
Факс: +7 499 135-53-28
3 июля 2020 г.

АЛЕКСЕЙ КАШИН: «Нужно стараться тщательно анализировать все получаемые экспериментальные данные»

Алексей Кашин – кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории металлокомплексных и наноразмерных катализаторов (№30) ИОХ РАН. Основная цель его исследований — изучение реакционных смесей и механизмов реакций с помощью электронной микроскопии. Главная особенность этого метода в том, что электронная микроскопия позволяет получить информацию об исследуемой системе напрямую без необходимости расшифровки, построения моделей и анализа литературных данных при базовой интерпретации результатов. За достаточно короткое время с использованием электронной микроскопии можно пронаблюдать протекающие в системе процессы в режиме реального времени, что очень удобно для механистических исследований, изучения свойств функциональных материалов, реакций получения наночастиц и др.

Последняя работа Алексея с коллегами обобщает мировые достижения в области электронной микроскопии в жидкой фазе как статической, так и в реальном времени:

— Большинство систем, с которыми работают химики-органики, как раз являются жидкофазными, однако именно они представляют большую сложность для изучения с помощью электронной микроскопии по причине создания в камере электронного микроскопа условий высокого вакуума, в которых большинство жидкостей испаряются. Именно поэтому для их изучения этим методом необходима разработка специальных подходов, которым и посвящен наш обзор.

Традиционно жидкофазной электронной микроскопией изучаются системы "жидкость-твердое", такие как микро- и наночастицы, диспергированные в жидкости. Исследования Алексея посвящены анализу более сложных объектов — систем на основе ионных жидкостей и небольших молекул, например, воды, т.е. содержащих различные жидкие фазы и соответственно требующих принципиально других условий наблюдения:

— Изучаемые нами системы активно используются в химии для проведения т.н. реакций в структурированных средах,  ускоряющих протекание процессов и меняющих их селективность, а также, например, в качестве электролитов в литий-ионных аккумуляторах. Проблему испарения жидкостей в условиях высокого вакуума, создающегося в камере электронного микроскопа, мы решаем с использованием одного из двух подходов. Первый подход заключается как раз в использовании ионных жидкостей, которые в этих условиях не испаряются. Также нами было показано, что даже легколетучие компоненты, растворенные в ионных жидкостях, вплоть до определенных концентраций устойчивы в этих условиях, что делает возможным их изучение. Второй используемый нами подход применим к более широкому классу систем на основе традиционных растворителей: для исследования мы используем специальные микрокапсулы, в которые мы капаем каплю жидкости, закрываем специальной пленкой, которая с одной стороны прозрачна для электронного пучка, а с другой стороны позволяет сохранять образец в естественных условиях. В результате исключается действие вакуума электронного микроскопа на исследуемый объект, и анализ становится возможен.

Какие у Вас дальнейшие планы по развитию этой тематики?

— Сейчас основной проблемой, с которой мы сталкиваемся, является сложность химического анализа исследуемых систем, т.е. мы знаем  их морфологию; рентгеновская спектроскопия, которая интегрирована с электронной микроскопией, дает нам возможность провести элементный анализ, но мы ничего не знаем ни о структурных формулах  тех компонентов, с которыми работаем, ни о точном составе наблюдаемых микродоменов, ни о химических превращениях в таких системах на уровне отдельных молекул. Поэтому одним из важнейших направлений, которое нужно дальше развивать, является анализ химического строения исследуемых систем в сочетании с электронной микроскопией в режиме реального времени.

Почему решили связать свою жизнь с химией?

— В школе я увлекался всем спектром естественных наук: химией, физикой и биологией. Постепенно химия увлекала все больше, но интерес ко всем прочим остался. Вот и получилось, что сейчас я занимаюсь физическим методом анализа для нужд химиков.

Какими качествами, на Ваш взгляд, должен обладать современный ученый-химик?

 — Современная химия в какой-то степени перестала быть чистой химией и постепенно переходит   в некую мультидисциплинарную науку, поэтому для современного химика просто необходим широкий кругозор. Он должен неплохо разбираться в смежных областях, глубоко понимать те объекты, с которыми работает, быть способным разобраться с самыми разными вопросами. Также в ходе исследований необходимо глубоко осмысливать свою работу, стараться тщательно анализировать получаемые экспериментальные данные. Очень важно пытаться понять, куда можно дальше двигаться с полученными результатами, куда их приложить.

A. S. Kashin, V. P. Ananikov Monitoring chemical reactions in liquid media using electron microscopy Nat. Rev. Chem., 2019, 3, 624-637, DOI: 10.1038/s41570-019-0133-z

 

Справка ИОХ РАН:

Кашин Алексей Сергеевич

Дата рождения: 16.11.1989

Должность, ученая степень: старший научный сотрудник, к.х.н.

Начало работы в ИОХ РАН: 2009 г.

Научные интересы: электронная микроскопия, рентгеновская спектроскопия, катализ

Важные события:

Среди тысяч проектов, поддержанных РНФ, разработка фунгицидов для использования в сельском хозяйстве и медицине, проводимая в ИОХ РАН, стала одной из 9 самых ярких.
ИОХ РАН поздравляет Валентина Павловича Ананикова с заслуженным признанием его научных достижений и желает новых свершений.
Премия была учреждена Немецким химическим обществом в 1999-м году. Премия присуждается ежегодно молодому ученому преимущественно из европейских стран за достижения в области органической химии.
В нашей науке произошло, прямо скажем, беспрецедентное событие. Ведущий международный химический журнал European Journal of Organic Chemistry весь номер посвятил российскому Институту органической химии им. Зелинского РАН. Как удалось совершить такой прорыв? Об этом корреспондент "РГ" беседует с директором института, академиком Михаилом Егоровым и членом-корреспондентом РАН Николаем Нифантьевым, который был приглашенным редактором этого номера журнала.
Все события »