Реакция есть: как Марина Трусова из ТПУ делает Томск "столицей химии"

ТОМСК, 15 сен – РИА Томск, Елена Тайлашева. Томск – это химия, химия – это Томск. Такие ассоциации должны возникать у любого специалиста из науки, образования и профильной промышленности, считает директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха (ТПУ) Марина Трусова. Как перенести идеальную формулу в производство и как раскрутить одну реакцию до Нобелевки – в материале РИА Томск. "Зеленые" магниты Зеленая химия – это концепция, которая должна привести к сокращению или полному отказу от использования опасных и токсичных веществ в производстве; заменить вредные (и при этом дорогие) компоненты химической продукции на безопасные и дешевые. И если у кого-то в этой области получается интересный результат, статью с удовольствием берут ведущие химические журналы.

Так произошло недавно с исследованием томских политехников – престижнейший немецкий Angewandte Chemie International Edition (IF: 12,959; Q1) опубликовал их работу по получению стабильных органических радикалов с магнитными свойствами. Этаких "органических магнитов", которые могут стать альтернативой кремнию и литию в электронике… "Радикалы – это органические молекулы, у которых есть один неспаренный электрончик, за счет этого все вещество обладает магнитными свойствами. Но такие соединения не стабильны – они живут доли секунд, потому что стремятся восполнить нехватку электрона и вступить в реакцию с другими молекулами. Мы придумали структуры, которые будут стабильными. Они синтезируются в колбе в лабораторных условиях, но при этом не разваливаются и не превращаются в другие продукты распада", – рассказывает Трусова. Она – соавтор статьи и называет ее знаковой лично для себя. Но не потому, что публикация в журнале первого квартиля поднимает ее личный индекс Хирша – он и так самый высокий среди всех руководителей исследовательских и инженерных школ ТПУ (=12). Марина Трусова поясняет: "Один из авторов – наш молодой ученый, ассистент школы Павел Петунин. Школа создавалась именно для этого – чтобы молодежь оставалась в университете, создавала свои научные группы, чуть ответвляясь от предыдущего научного руководителя, но оставаясь под его крылом. Павел защитился в 2019 году, и теперь у него есть своя микрогруппа, он генерит идеи, ставит эксперименты, общается с партнерами (статья написана в коллаборации с академическим институтом новосибирского академгородка и Университетом Марселя). Я же выступаю больше как организатор, как ментор – последние три года из-за большого количества административных дел уже не работаю "ручками" в лаборатории. К своему большому сожалению…". Логика органики Именно "творческую" работу в лаборатории Марина Трусова любила больше всего: "Меня всегда привлекало ощущение от достижения результата. Ты три-четыре месяца, иногда и дольше, бьешься над одной и той же проблемой, а получается не то, что хочешь. На бумаге-то всегда все красиво и идеально, но когда переносим это в колбу, появляется множество внешних факторов. В органической химии на результат влияет даже влажность в аудитории. У нас был случай: аспирант долго боролся с одной реакцией. У него был твердофазный процесс, он тер-тер в ступке реактивы, но ничего не получалось. Как-то психанул и ушел домой, оставив все на столе. Утром вернулся – реакция прошла! Влажность ночью была высокая, конденсат попал в ступку, и одной-двух капель хватило, чтобы процесс пошел. Это ощущение того, что в колбе получилось то, что на бумаге (и оно системное, повторяется, воспроизводится) – просто вау!". В научный трек Марина решила идти еще со времен колледжа – она заканчивала школу в Анжеро-Судженске и затем поступила в местный политехнический колледж – на биотехнолога. "В колледже мне очень повезло с преподавателем по органической химии – Киреевой Галиной Александровной. Она сумела показать, насколько органика логичная, как 2+2. Ничего не надо зубрить – просто логически мыслить. Дальше начались исследования, научка. Выращивали микроорганизмы, посевной материал. У нас был лабораторный реактор-ферментер. Я ездила в Курган на "Синтез", работала аппаратчиком. Прикосновение к технологии очень много дает: когда ты крутишь вентиль химического реактора и понимаешь, сколько нужно отлить того или иного реагента, это развивает пространственное мышление. Поэтому дальше в университете с его глубокой теорией было гораздо проще учиться", – вспоминает собеседница агентства. Колледж, где она училась, плотно взаимодействовал с Томским политехом, поэтому после выпуска группа по биотехнологии почти полным составом перешла на кафедру органической химии и тонкого органического синтеза ТПУ. Заведовал ей Виктор Филимонов. "На втором курсе Виктор Дмитриевич читал поточные лекции по органике и говорил: "Кто хочет заниматься наукой – велкам!". Полгруппы к нему сразу пришло – включая меня. Но осталось не так много: научно-исследовательская работа – она, конечно, творческая, но во многом рутинная. Это системные эксперименты, которые требуют большой кропотливости. Поэтому, кстати, женщин среди ученых больше – они усидчивее", – говорит ученый. Инженерный диплом Трусова защищала у Елены Краснокутской, ученицы Филимонова, в аспирантуру поступила к Виктору Дмитриевичу. "У химиков в Политехе всегда была иерархия: профессор, молодой ученый, аспирант, кто-то из студентов... Знания передаются по цепочке: профессор занят и ему некогда учить студентов работать ручкам, зато аспиранту нужна педпрактика. Благодаря этому складывается преемственность поколений, и к концу магистратуры получается уже сложившийся исследователь, которому не надо объяснять элементарных вещей (лить воду в кислоту или кислоту в воду)", – рассказывает ученый. Столица промышленной разработки Начиная с кандидатской (защищенной в 2009 году) Марина Трусова занималась ароматическими солями диазония – соединениями, которые могут использоваться для создания "умных" материалов (и при этом соответствуют концепции зеленой химии). "Этот класс соединений открыт в начале XIX века. Они были известны, но их круг был скуден. А мы своими работами его расширили, показали плюсы и минусы, где использовать можно, где нужно, где нельзя. В эксперименте все подтвердили, доказали, почему вещества стабильны, почему более реакционно способны, почему их выгоднее использовать в органических превращениях, нежели аналоги", – рассказывает специалист. Далее началась проработка их применения на практике, в частности для создания умных материалов: сенсоров, биочипов, умных поверхностей, способных подстраиваться под те или иные условия. Стали возникать коллаборации – с физиками, биомедиками, материаловедами, как внутри вуза, так и вне его. Марина Трусова приводит примеры: "Внутри ТПУ это, например, коллаборация с профессором Родригесом – он модифицирует графен солями диазония и создает гибкую электронику. Вместе с Романом Сурменевым работаем над "умными" поверхностями для регенеративной медицины. С коллегами из чешского Университета химии и технологии разрабатываем сенсоры для обнаружения токсичных веществ в сверхнизких концентрациях. И таких направлений больше 20". Она поясняет: соли диазония могут придать веществам различные свойства. Все дело в их особенной структуре, которая позволяет просто привязывать к поверхности солей другие соединения (в том числе стабильные радикалы, о которых шла речь выше). В зависимости от того, какое соединение, меняются и свойства материла, вплоть до диаметрально противоположных. "Это элементарная реакция, но ее "раскручивание" может привести к невероятным результатам, за которые вручают Нобелевскую премию, такие случаи уже были", – отмечает специалист. Она подчеркивает: это исследования фундаментальные, научные группы школы не ставят целью внедрение полученных результатов в практику: "Безусловно, это интересно. Но ученый должен заниматься научными исследованиями, поиском новых знаний. А "доводить" их должны технологи. Потому что путь от публикации результатов до создания промышленной технологии – отдельная наука, их нельзя смешивать. Это, в конце концов, и разная инфраструктура – перевод из колбы в 10-литровые реакторы и далее по нарастающей. Поэтому в Томске назрела идея создания Центра малотоннажной химии, где мы будет не только принимать внешние заказы, нарабатывать вещества и передавать заказчику, но и свои разработки доводить до привлекательных для бизнеса технологий". Марина Трусова значится лидером этого проекта. По ее словам, в Томске уже есть два аналогичных инжиниринговых центра: на базе ТПУ – по неорганической химии, на базе Томского госуниверситета – по органической химии. В новый центр по малотоннажной химии будет заводиться полимерная химия, в основном это создание новых композитных материалов на основе полимеров. "Якорным бизнесом у нас будет СИБУР, но есть уже и заказы от других холдингов на масштабирование технологий. Планируем также выпускать радиофармпрепараты – яркий пример малотоннажной химии, когда требуется небольшое количество вещества, и крупнотоннажные предприятия за это просто не берутся. Совместно с Институтом химии нефти СО РАН займемся внедрением технологий нефтепереработки", – рассказывает собеседница. Ее цель амбициозна: "Химия в Томске всегда была на высоте, за Уралом мы единственный вуз, который химиков в принципе готовил. Мы хорошо смотрится и по публикациям в области химии, смежным дисциплинам. Мы должны сделать Томск центром промышленной разработки, столицей химии. С таким мощным заделом и мощными компетенциями по химии, как у нас, это давно должно было случиться!"