Чудесный лес открытий

По предложению Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) 2011-й — год столетия присуждения Нобелевской премии по химии Марии Склодовской-Кюри за открытие радия и полония — объявлен ЮНЕСКО Международным годом химии. В резолюции отмечена ключевая роль этой науки в решении важнейших проблем современности: обеспечения человечества энергией, чистой водой, продовольствием, смягчения последствий климатических изменений. Международный год химии призван способствовать формированию положительного образа химической промышленности и ученых-химиков, которых сегодня «зеленые» и средства массовой информации часто обвиняют во всех бедах человечества.
 

… Все-таки химия — не просто наука, но еще и искусство. И даже волшебство, ведь в результате направленных химических реакций рождаются совершенно новые вещества. Об истории и перспективах одной из самых творческих наук мы побеседовали с научным руководителем Института органического синтеза УрО РАН академиком О.Н. Чупахиным.

 

— Уважаемый Олег Николаевич, каков «возраст» вашей отрасли науки?
 

— Как опытное знание химия появилась в глубокой древности, когда люди научилась плавить металл и обжигать глину, чтобы изготавливать керамику. А первыми «органическими химиками» были виноделы, применявшие процесс брожения. Но, конечно, химия как наука сформировалась в ходе научной революции Нового времени. Годом рождения органической химии считается 1828-й, когда немецкий химик Фридрих Вёлер получил из неорганического вещества органическое: из углекислого аммония — мочевину. До тех пор между неорганическими и органическими веществами существовал барьер: считалось, что последние продуцируют только организмы. Вёлер же получил мочевину в колбе путем искусственного синтеза.
 

На протяжении истории химия не раз переживала трудные времена. Так, римский император Диоклетиан (III в. н.э.) подверг химиков настоящим гонениям, поскольку опасался, что они найдут способ получения золота из железа, а это подорвет экономику Римской империи. В V в. химию запрещали христиане-фанатики, а в 1317 г. папа Иоанн XXII фактически предал ее анафеме, запретив заниматься «незаконными алхимическими экспериментами».
 

— Значит, хемофобия появилась не сегодня?
 

— Разумеется. Однако для современной хемофобии есть некоторые основания. Химическая промышленность в XX веке немало способствовала загрязнению окружающей среды: гигантские шламохранилища, отравленная пестицидами почва, не поддающийся утилизации пластик — все это результат применения несовершенных химических технологий. Правда, хемофобия распространяется сегодня и на полезные и абсолютно необходимые человеку вещи — на лекарства, текстиль, другие химические материалы. В рамках Года химии предусмотрены акции, которые помогут людям понять, какие химические продукты полезны, а какие вредны, и убедить их в безопасности чистых химических технологий. Да, для производства лекарственных препаратов с использованием устаревших технологий требуется соблюдать километровую санитарную зону. А в Швейцарии фармацевтические предприятия расположены в центре города — ничего там не пахнет, ничего не взрывается, и население не только спокойно относится к такому соседству, но и приветствует его — завод дает людям работу.
 

Если химию делать чисто, то она прекрасна. И нам нужно избавляться от хемофобии. Как сказал известный шведский ученый Йенс Якоб Берцелиус, химия — это чудесный лес находок и открытий.
 

— Каковы перспективы волшебницы-химии в XXI веке?
 

— Наша наука становится все более прагматичной, в том числе и в академической среде. Крупные научные фонды, такие как РФФИ, предпочитают выделять гранты на «ориентированные фундаментальные исследования», под которыми во многом подразумеваются прикладные работы. То же касается и международной химии — она кардинально изменилась за последние двадцать-тридцать лет. Еще в 80-е годы прошлого века была исключительно популярна чистая наука, на конференциях шли настоящие бои по теоретическим вопросам. Известный кинорежиссер и мой друг Глеб Панфилов, однажды став свидетелем подобных «разборок», был просто поражен, что в научной среде могут кипеть такие страсти.
 

В наше время чисто теоретические исследования как «далекие от жизни» не поощряются, особенно в России, где наука попала в немилость государства. И центральная, и местная власть прежде всего спрашивает нас: а что дает академическая химия? Но ведь, как известно, нет ничего практичнее хорошей теории. Я абсолютно убежден, что фундаментальная химия должна развиваться в XXI веке. Надо продолжить изучение материи в ее тонких проявлениях.
 

Сегодня мы много говорим о нанохимии. Это не только актуально в практическом отношении, но и важно в фундаментальном плане. Благодаря таким исследованиям приходит более глубокое понимание сути наночастиц, тех свойств, которые материал приобретает при дроблении. Тот факт, что тонкодисперсная частица начинает походить по своим свойствам на молекулу, несколько десятилетий назад осознал и сформулировал нобелевский лауреат Жан Мари Лен. Сегодня мы видим, что мелкодисперсные частицы, даже если внести их в качестве примеси, способны менять структуру материала, например, полимера. Именно нанохимия определяет многие современные тенденции в материаловедении.
 

В химии лекарств начинают преобладать постгеномные исследования. После расшифровки генома ученые стали лучше понимать, как взаимодействуют фармакологические препараты с биологической мишенью — клеткой, ее элементами, генетической структурой. Поэтому сегодня так актуален синтез избирательно действующих веществ.
 

Одно их самых перспективных направлений — каталитическая химия. В прошлом веке во многих технологических процессах химические реакции проходили только при высоких температурах (3000 и более) и при высоком давлении. Но если удачно подобрать катализатор, — а для этого нужна хорошая теория! — то нужные реакции между инертными веществами будут идти даже при комнатной температуре. Кстати, в человеческом организме, представляющем собой невообразимо сложный реактор, химические реакции происходят, как известно, при температуре 36,60.
 

Каталитические технологии необходимы для глубокой переработки нефти, древесины, в реакциях полимеризации. Это стратегическое знание. На сегодняшний день страна, которая владеет каталитическими «секретами», — сильная страна. Это не менее серьезно, чем обладание атомным оружием. Поэтому государства, которые ответственно относятся к науке и к национальной безопасности, жестко следят за тем, чтобы каталитические технологии не уплывали за рубеж.
 

У нас в России есть выдающиеся разработки в области каталитической химии, в частности в Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, который возглавляет академик В.Н. Пармон. Сибирские ученые разрабатывают каталитические технологии для структурной перестройки сырьевой базы химической промышленности и энергетики, в том числе катализаторы для глубокой переработки нефти. Это технологии не только энергосберегающие, но и экологически приемлемые, что снимает давний грех с души химиков.
 

— Значит, есть научные коллективы, которые находят золотую середину между фундаментальными и прикладными исследованиями. Что для этого нужно?
 

— Помимо поддержки государства, необходимы усилия самих ученых. Сегодня мы возлагаем некоторые надежды на технологические платформы. Это новая форма устранения разрыва между фундаментальной наукой и промышленностью, который возник из-за гибели отраслевой науки. В нанохимии есть такое понятие — наносборка, процесс самоорганизации наночастиц. Вот и люди науки занимаются такой самосборкой: технологическая платформа — это объединение исследовательских институтов и промышленных предприятий, заинтересованных в коммерциализации научных результатов.
 

По-прежнему актуально развитие вузовско-академического сотрудничества. В Уральском отделении в этом плане особых проблем нет. Например, наш Институт органического синтеза и химический факультет Уральского федерального университета — сообщающиеся сосуды. Многие сотрудники ИОС преподают в УрФУ, некоторые из нас пришли в академическую науку оттуда. А вообще хорошо бы возобновить программу «Интеграция» или нечто подобное — пусть даже без финансовой составляющей, но с законодательной поддержкой. Вузам часто бывает трудно самим справиться с научными задачами, которые перед ними ставят, а академическим ученым необходимо общение со студенческой молодежью.
 

В заключение скажу: убежден, что новый век в области химии готовит нам много «открытий чудных». И нужно по достоинству ценить эту стратегическую отрасль знания.
 

Беседовала Е. ПОНИЗОВКИНА
 

М. Склодовская-Кюри, в честь которой нынешний год объявлен Международным годом химии.

Эмблема Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC).

На фото М. БЫЧКОВОЙ: академик О.Н. Чупахин с молодыми сотрудницами Института органического синтеза УрО РАН.