РУС ENG
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Российская Академия Наук

И умом, и красотой: сотрудницы Института органической химии имени Н.Д. Зелинского получили медали Российской академии наук за свою научную деятельность.

17 декабря 2021 г.

В рамках проходившего на прошлой неделе общего собрания Отделения химии и наук о материалах РАН медали Российской академии наук были вручены талантливым молодым ученым Института имени Н.Д. Зелинского.

В номинации «Общая и техническая химия» высокой награды были удостоены кандидаты химических наук Елена Редина, Анастасия Шестеркина и Ксения Виканова. Медали РАН были вручены за работу «Создание наноразмерных гетерогенных каталитических систем для решения задач экологической химии и органического синтеза».

Учитывая, что современная химия переживает переход на новый виток своего развития, направления экологической и зеленой химии находятся сейчас в центре особого внимания. Сегодня основной акцент направлен на использование биодоступных соединений в органическом синтезе, переработку побочных продуктов производств, а также утилизацию выхлопных газов, что в совокупности представляет собой одну из фундаментальных научных задач и является современным вызовом для ученых.

Ключевым моментом в развитии новых направлений химической технологии является внедрение более совершенных гетерогенно-каталитических процессов, что в свою очередь обуславливает необходимость поиска и создание высокоэффективных каталитических систем. Проект награжденных сотрудниц ИОХ РАН был направлен на разработку новых наноразмерных гетерогенных катализаторов для широкого круга редокс-процессов, которые используются в основном органическом синтезе, в том числе, и с участием биодоступных молекул, а также для решения задач экологической химии.

Важным этапом работы коллектива стала реализация новых подходов к гидрированию альдегидов и кетонов различного строения в соответствующие спирты. Благодаря уникальным свойствам синтезированных катализаторов, гидрирование ароматических, алифатических и α,β-ненасыщенных карбонильных соединений протекает с количественным выходом соответствующих спиртов уже при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Также внимание исследователей было уделено гидрированию ароматических нитросоединений до анилинов – важных полупродуктов органического синтеза. Данный процесс также был успешно реализован на платиносодержащих катализаторах при комнатной температуре и атмосферном давлении. Одной из основополагающих целей работы был поиск путей замены или снижения содержания дорогостоящих благородных металлов на более доступные. В рамках проекта были разработаны биметаллические Fe-Pd системы с содержанием Pd менее 0,1%, которые проявили высокую активность, селективность и стабильность в реакции гидрирования алкинов до алкенов при комнатной температуре и атмосферном давлении. Кроме того, был получен новый тип катализаторов гидрирования С≡С связей до C=C, а также нитро-соединений до аминов, на базе нанесенных наночастиц оксида железа.

Стоит отметить, что в связи с ограничительными мерами молодые ученые ждали вручения высокой награды почти два года. После торжественного мероприятия девушки не только поделились размышлениями о современных научных тенденциях, но и рассказали о своем профессиональном пути, полном необычных поворотов. 

По словам кандидата химических наук, научного сотрудника Лаборатории разработки и исследования полифункциональных катализаторов Елены Рединой, нельзя сказать уверенно, что с детства она планировала посвятить себя именно химии: мечты и увлечения сменяли одна другую. Однако, как и все в ее семье, Елена больше интересовалась естественными и точными науками. «Как-то само собой получилось, что я выбрала химию, а родители меня в этом выборе поддержали», – вспоминает талантливый ученый. По ее мнению, химия – очень необычная и интересная дисциплина. Она разительно отличается от, например, физики или математики. При этом, на ее взгляд, в химии еще очень много неизведанного, а это – притягивает. Елену всегда удивляло, как в природе все тонко настроено.

«Все естественные процессы в окружающей среде, в живых организмах на молекулярном уровне – это сложные химические превращения, но как элегантно они реализуются!», – улыбается Елена Андреевна.

Подхватывая беседу, кандидат химических наук, научный сотрудник ИОХ Анастасия Шестеркина отметила, что сейчас, когда она уже является состоявшимся молодым ученым, становится ясно, что ее путь к науке от химико-биологического класса Тамбовского Лицея до каталитической лаборатории ИОХ РАН был многоступенчатым, и на каждом этапе ее сопровождали люди, которые своим примером, любовью к науке разжигали интерес к химии все сильней.

«В том, что после окончания Лицея мой выбор будет за химическим ВУЗом, не было сомнений и в этом я очень благодарна своему учителю химии», – улыбается Анастасия. Но действительно переломный момент наступил, когда ей – еще студентке 3-го курса МИТХТ (в 2015 году реорганизован с МИРЭА), выпал случай попасть в лабораторию № 14 ИОХ РАН, где в ее сознании химия из базовой школьно-студенческой дисциплины трансформировалась в необъятную науку.

Здесь первостепенное значение имели наставники – это к.х.н. О.А. Кириченко и, собственно, Елена Редина – тогда еще аспирантка 1 года. В те дни коллеги не просто помогали Анастасии в процессе выполнения дипломной работы – их вера в будущие успехи оказалась сильным стимулом к продолжению научного пути.

«Хочется отметить, прежде всего, что наука – это люди, которые тебя окружают. Работать в коллективе с отзывчивыми наставниками-учеными, молодыми специалистами и только начинающими свой путь студентами — это бесценный опыт! И, уже будучи аспирантом, я и по сегодняшний день благодарна всем и, особенно, своему руководителю – профессору, д.х.н. Л.М Кустову за тот интересный путь в науке, по которому он помогает мне двигаться шаг за шагом», – размышляет Анастасия Алексеевна.

Кандидат химических наук Ксения Виканова, считает, что, даже несмотря на многочисленные исключения, любовь к науке живет во всех с самого раннего возраста. Просто не каждому потом удается найти себя в какой-либо дисциплине. Всем нравится находить решения для каких-либо задач, просто по мере взросления задачи становятся все более сложными, но удовольствие, которое мы получаем от нахождения этого решения, остается неизменным. Маленькие дети очень радуются, когда им удается правильно собрать пирамидку, они получают удовольствие. Так и в науке истинную радость приносит получение задуманного результата, когда тебе удается провести реакцию и получить продукт с желаемым выходом, когда ты неделями синтезируешь образцы ради того, чтобы получить тот самый наиболее активный. «В этом плане вероятно все ученые хранят в себе эту детскую радость от решения головоломок», – размышляет Ксения Владимировна.

Ксения Виканова

Задавшись вопросом, какие необычные повороты были встречены сотрудницами по мере продвижения по научной дороге и как их удалось преодолеть, девушки подчеркнули сразу несколько интересных наблюдений.

Ксения Виканова отмечает, что в научной работе необходимо быть очень гибким. В ходе исследования зачастую возникают ситуации, когда у тебя нет доступа к нужному реактиву или оборудованию, и тогда ты начинаешь искать альтернативу, искать обходные пути, подстраиваться под ситуацию, заменить что-то одно чем-то другим. Такие препятствия встречаются довольно часто.

Немного подумав, Елена Редина согласилась, что занятие наукой – это всегда преодоление, решение каждодневных новых задач. По ее словам, мозг уже в фоновом режиме что-то придумывает, ищет новые идеи. «Действительно, почти не было момента, чтобы все шло гладко. Каждая новая тематика – это всегда вызов, всегда возникают свои трудности. А поскольку направлений исследований много, то и трудностей много. Но именно поэтому быть ученым – это интересно», – отмечает Елена Андреевна.

Елена Редина

Бывает, что, на первый взгляд, неудачный эксперимент открывает новую тематику. «С нами как раз такое произошло. Мы разрабатывали новый катализатор окисления спиртов в мягких условиях, но полученные образцы не показали высокой активности, которую мы ожидали. Однако при исследовании полученных катализаторов обнаружили интересный эффект их взаимодействия с водородом. Так появилась новая тематика, посвященная уже реакциям гидрирования, реализуемых в обычных условиях, то есть в условиях окружающей среды, и этот проект получил поддержку РНФ», – пояснила Елена.

Анастасия Шестеркина

Согласившись с коллегами о непростых перипетиях научных исследований, Анастасия Шестеркина, касаясь темы преодоленных трудностей, добавила к разговору неожиданный пример. По ее словам, лично она прошла главное испытание еще в аспирантуре – в период после рождения дочери. Именно это событие и новые реалии дали Анастасии наибольшую мотивацию для успешной защиты кандидатской, несмотря на все сопутствовавшие такой ситуации трудности. Более того, по словам Анастасии Алексеевны, теперь любовь к химии находит свое отражение и в ее обычной жизни. Являясь мамой двух замечательных дочерей, Анастасия часто проводит с ними различные эксперименты, простыми словами рассказывает про какие-либо явления природы и приводит детей на различные научные мероприятия. «Стараясь прививать интерес к науке непринужденно, я вижу, что у них появляется интерес к окружающему миру», – отметила Анастасия.

Задумавшись о «последствиях» научного пути в повседневной жизни, Ксения Виканова добавила, что, разумеется, приобретенные способности проявляются в любой деятельности. «Десять грамм вещества я уже могу на глаз без весов отмерить, и нашатырный спирт за версту учуять, но это, наверное, больше о говорит о про профдеформации, чем о любви к науке», – улыбается сотрудница ИОХ. «Но если говорить серьезно, то, конечно, работа в химической науке сильно влияет на способность аналитически мыслить и это абсолютно переносится с работы на личную жизнь. Как и в лаборатории, где, прежде чем провести реакцию, ты прокручиваешь в голове все свои ходы и проигрываешь возможные результаты, так и в жизни – уже автоматически перед решением какой-то нетривиальной задачи в голове появляется схема с возможными исходами. Остается лишь выбрать наиболее результативный».

Продолжая тему семейного быта и того, насколько отражается наука в нем, Елена Редина отметила, что химия и обычная жизнь у нас связаны постоянно и неразрывно. Так, ее супруг – замечательный ученый, с которым она познакомилась в аспирантуре ИОХ РАН, работает в соседней с девушками лаборатории. Поэтому, даже дома всегда есть темы для научных бесед, позволяющие держать себя «в тонусе».

Вернувшись к обсуждению профессиональных проблем, по словам сотрудниц Института, несмотря на прорывы и достижения в последние годы, основные трудности современной науки нашей стране еще предстоит преодолеть.

Елена Андреевна считает, что развитию мешают, конечно же, тормозящие процессы всевозможных согласований, что особенно сильно чувствуется на стадии закупки необходимого оборудования и реактивов. Конечно же, хотелось бы, чтобы в этих процессах в различных инстанциях было больше понимающих людей – выходцев из научной среды, что позволит лучше понимать проблемы современной науки и образования для успешного диалога между учеными и управленческими кадрами.

Но, по мнению Елены, не менее важной на сегодняшний день, а, возможно, даже более глобальной проблемой является отрыв науки и производства. К сожалению, большинство разработок остаются в виде публикаций, хотя они могли бы быть внедрены на производствах. Исчезновение отраслевых институтов, закрытие заводов в тяжелые для нашей страны 90-е годы привело к почти полному уничтожению химической промышленности. На ее возрождение нужно время. Но даже там, где восстановление уже начато, существующие производства, зачастую, хотят лишь быстрой прибыли, а не долгосрочных проектов. Поэтому внедрять свои разработки ученым очень тяжело. «Хотелось бы увидеть свои катализаторы в работе», – вздыхает Елена Андреевна.

Анастасия Шестеркина добавила, что нехватка оборудования высокого класса – не менее серьезная проблема. До сих пор по всей стране многие физико-химические методы исследования проводится на устаревшем, порой, еще советском оборудовании. И, пускай в их работоспособности нет сомнений, однако, наука не стоит на месте и для выполнения конкурентноспособных исследований просто необходимо оборудование мирового уровня.

Но, конечно же, не только уровень аппаратуры, но и вопрос «кадров», по мнению сотрудницы ИОХ, необходимо сегодня глубоко прорабатывать. «Низкая мотивация студентов–дипломников, в основном из-за нехватки их грантовой поддержки – вещи, которые не стоит упускать из вида», – комментирует Анастасия Алексеевна.

Согласившись с коллегами, Ксения Владимировна подчеркнула, что хоть о трудностях развития науки говорилось уже многократно, к сожалению, разговоры пока, все же, не приносят всех желаемых плодов. Среди основных проблем, помимо вышеописанных, по ее мнению, можно выделить и закрытие РФФИ, проекты которого позволяли поддерживать начинающих ученых и совсем малые и молодые коллективы, и проблемы возрастной границы молодого ученого, ввиду чего после 35 лет шансы на получение финансирования драматически падают.

Среди же более специфических проблем стоит выделить отсутствие взаимосвязи между фундаментальной наукой, бизнесом и предприятиями. «Мы бы хотели иметь возможность общаться с представителями индустрии, в первую очередь с частными компаниями, поскольку область наших интересов – селективное каталитическое получение отдельных классов органических соединений – вполне имеет пересечения и с фармацевтикой, и с косметологией, и с добычей полезных ископаемых. Но эти два мира как будто практически не пересекаются или пересекаются где-то далеко-далеко от простого ученого», – подчеркнула Ксения.

Разумеется, при таких непростых условиях, девушкам есть кого поблагодарить за помощь в решении непростых задач. Елена Редина очень признательна своему руководителю Л.М. Кустову, учителям и наставникам: Е.В. Егоровой, О.А. Кириченко, А.А. Грейшу, а также всем друзьям и коллегам по Лаборатории и Институту. «И конечно, как у всех, в научной деятельности случаются подъемы и падения, успехи и неудачи, но самое ценное и дорогое – это поддержка семьи», – добавила Елена.

Анастасия Шестеркина продолжила беседу, отметив, что наука не была бы такой разносторонней, интересной, междисциплинарной без высокого психологического комфорта, который дает научный коллектив, во главе которого всегда должен стоит талантливый руководитель. «Хочется отдельно отметить моих наставников О.А. Кириченко и Л.М Кустова за веру в меня как в ученого», – улыбается Анастасия.

Ксения Владимировна, в первую очередь, хотела бы поблагодарить администрацию ИОХ в организации необходимых для работы процессов и заведующего лаборатории, который верит в коллектив и дает нам необходимую свободу в исследовании. «Также хотелось бы поблагодарить наших коллег, наш молодой коллектив, который каждый раз, когда у тебя ничего не получается, а результат тебя совершенно не устраивает – каждый раз убеждает, что это все временно и что плохие показатели – это не менее важная ступень на пути к цели», – отметила Ксения Виканова.

Возвращаясь к научной теме, девушки подчеркнули, что, поскольку проводимая работа была сосредоточена на создании наноматериалов для реакций широкого спектра, конечно же, было необходимо плотно сотрудничать с коллегами из других институтов. Такое направление в химии как катализ, особенно гетерогенный катализ, требует использования самых современных методов исследования и дорогостоящего оборудования, «разбросанного» по многим исследовательским центрам и лабораториям.  Учитывая, что заведующий Лаборатории № 14 Леонид Модестович Кустов сегодня является руководителем и Лаборатории нанохимии и экологии в МИСиС, а также возглавляет Лабораторию экологической химии в МГУ, с этими институтами сотрудничество было наиболее плотным.

Интересным примером является сотрудничество с General Motors@, в рамках которого были получены высокоэффективные и термостабильные катализаторы очистки выхлопных газов дизельных двигателей на базе золото-рутениевых наночастиц, после чего рутений был успешно заменен на оксид железа без потери активности и селективности каталитической системы.

Не стоит забывать, что у коллектива Лаборатории существует и ряд совместных проектов с зарубежными университетами, например, университетом Лейдена (Голландия) и университетом Турку (Финляндия). Более того, проект с коллегами из Финляндии недавно был поддержан Министерством науки и высшего образования в рамках выделяемого Мегагранта.

«И это только начало! Думаем, впереди у нас еще много плодотворных проектов», – подвели итоги беседы наши молодые ученые.

Коллектив Института органической химии имени Н.Д. Зелинского поздравляет талантливых сотрудниц с высокой наградой Российской академии наук и желает им новых творческих и профессиональных достижений прорывов.