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

ЕВГЕНИЯ САВЕРИНА: «Работа химика крайне непредсказуема, что и делает ее интересной»

Евгения Саверина – аспирант ИОХ РАН, работающая под руководством кандидата химических наук, старшего научного сотрудника лаборатории аналогов карбенов и родственных интермедиатов (№1) ИОХ РАН Сыроешкина Михаила Александровича. Её исследования посвящены созданию пористых и наноразмерных материалов на основе германия и кремния с целью их использования, прежде всего, в литий-ионных и солнечных батареях в качестве анода на замену применяемому повсеместно в настоящее время графиту.

На сегодняшний день все электронные устройства работают на литий-ионных батареях с графитовым анодом. Ранее было показано, что замена графита на германий или кремний может привести к значительному увеличению емкости и мощности аккумулятора. Однако эти материалы страдают от большой объемной деформации, что на порядок снижает срок службы таких батарей. Но эту проблему можно решить использованием германия или кремния в виде наночастиц, получению которых и посвящена последняя работа Евгении:

— Обычно для эффективного получения наночастиц германия характерны жесткие условия, плохая масштабируемость и использование в качестве прекурсора тетрахлорида германия GeCl4 — токсичного и летучего вещества. В своей работе мы отошли от использования GeCl4, заменив его на германиевые соли оксокарбоновых кислот, применив метод электроосаждения для получения наночастиц. Среди оксалата, тартрата и цитрата германия именно последний продемонстрировал наилучшие электрохимические свойства и был выбран в качестве дальнейшего объекта изучения. Нами проводилось электроосаждение на различных материалах, среди которых наибольшее значение имеет медная фольга, т.к. именно она чаще всего используется при изготовлении литий-ионных батарей. Отдельно стоит отметить, что в качестве растворителя использовался безвредный пропиленгликоль, активно применяющийся в пищевой промышленности. Таким образом, нами был разработан метод, позволяющий получать наночастицы германия электроосаждением на медную фольгу из германиевых солей оксокарбоновых кислот с использованием пропиленгликоля в качестве растворителя. Процесс протекает на воздухе в довольно мягких условиях. Затем совместно с нашими коллегами из Сколтеха мы собрали из полученного нами материала полуячейку — батарею, в которой в качестве катода используется металлический литий. Наши батареи показали хорошую емкость и стабильность. Также в ходе подготовки статьи к публикации мы выяснили, что германий, осаждающийся на фольгу в виде пленки, является аморфным и может переходить в кристаллическое состояние под действием направленного лазера при проведении Раман-спектроскопии. Это очень необычно, в настоящее время изучение этого явления находится на начальном этапе.

Настоящее исследование по праву можно назвать результатом совместной работы целых научных коллективов:

— Сами процессы электроосаждения проводились как в ИОХ РАН, так и в Университете Ренна. Важную роль в этой работе сыграл центр коллективного пользования ИОХ РАН, где проводился анализ наших объектов с помощью электронной микроскопии, а также Сколтех, который предоставил возможность создания и тестирования батарей с использованием нашего материала.

Какие у Вас дальнейшие планы по развитию этой тематики?

— В нашей группе активно ведутся исследования по использованию в качестве анодного материала для литий-ионных батарей германия-132, обладающего к тому же противораковой, противогепатитной, антиоксидантной, противовоспалительной активностью. Мы предполагаем, что его двухмерная слоистая структура позволит улучшить свойства батарей на основе GeO2, который быстро разрушается за счет интеркаляции катионов лития в его трехмерную структуру. Нами уже проведены предварительные исследования и показано, что, действительно, емкость и стабильность батарей на основе германия-132 значительно превышают аналогичные показатели аккумуляторов на основе GeO2.

Как Вы попали в ИОХ?

— С детства во мне была какая-то тяга к естественным наукам. В лабораторию №1 ИОХ РАН я попала будучи студенткой последнего курса МГМУ им. И.М. Сеченова. С первого взгляда меня поразила техническая оснащенность лабораторий и научный уровень проводимых исследований. После успешного выполнения и защиты дипломной работы я поступила в аспирантуру, где и обучаюсь в настоящее время.

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

— Одно из ключевых качеств — здоровое любопытство, желание узнавать что-то новое. Ведь именно это и обеспечивает интерес к проводимым исследованиям. Также очень важен оптимизм: ведь работа химика крайне непредсказуема, и очень часто есть шанс потерпеть фиаско. Именно в такой ситуации важно не сдаваться и искать ответ, в чем причина неудачного эксперимента.

 

E. A. Saverina, V. Sivasankaran,R. R. Kapaev,A. S. Galushko,V. P. Ananikov, M. P. Egorov,V. V. Jouikov,P. A. Troshin, M. A. Syroeshkin An environment-friendly approach to produce nanostructured germanium anodes for lithium-ion batteries Green Chem., 202022(2), 359-367, DOI: 10.1039/C9GC02348H

 

Справка ИОХ РАН:

Саверина Евгения Александровна

Дата рождения: 7.10.1994

Должность, ученая степень: инженер-исследователь

Начало работы в ИОХ РАН: 2016 г.

Научные интересы: электрохимия, наноматериалы, металлоорганическая химия

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 »