Хасби Кушхов: логика и красота химического синтеза сближает его с искусством
8 мая исполняется 70 лет Хасби Кушхову – заведующему кафедрой неорганической и физической химии института химии и биологии КБГУ. Хасби Билялевич – доктор химических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, заслуженный деятель науки КБР.
В настоящее время химики могут искусственно производить сотни тысяч неорганических соединений, большинство из которых не дублируются в природе. Именно этим и занимается известный в России и за рубежом специалист в области нанохимии, электрохимии, химии функциональных и конструкционных материалов, высокотемпературной электрохимии редких тугоплавких и редкоземельных металлов, углеродных наноструктур, сверхтвердых материалов. В частности, в практическом плане результаты научно-исследовательской работы профессора Кушхова позволяют создавать новые магнитные материалы и материалы для хранения и аккумулирования водорода.
Хасби Билялевич является членом двух диссертационных советов в различных вузах, входит в состав редколлегий нескольких научных журналов. Учёным опубликовано более 500 статей, в том числе свыше 250 – в высокорейтинговых российских научных изданиях. На его счету 16 авторских свидетельств на изобретения СССР и 36 патентов РФ. Под руководством профессора защищены две докторские и 24 кандидатские диссертации.
В настоящее время опытный преподаватель, автор учебных и методических пособий руководит работой семи аспирантов и одного докторанта, входит в состав регионального методического актива – в Центре непрерывного повышения профессионального мастерства педагогических работников является руководителем секции химического образования.
Интерес к науке
– Уважаемый Хасби Билялевич, Ваши родители – сельские труженики. Отец – кавалер орденов Ленина и Октябрьской революции, был секретарем партийной организации колхоза в селе Аргудан. Мама – домохозяйка, воспитывающая четверых детей. Как у Вас возникла тяга к химии? Почему именно к этому предмету?
– В школе мне одинаково удавалось освоить естественные науки – химию, физику, математику. Любовь и интерес к этим наукам привили мне талантливые, высокообразованные учителя: Жигунов Хасби Мажидович (химия), Каров Муаед Мухамедович (физика), Ли Иван Григориевич (математика). Благодаря их стараниям, труду, знаниям я увлекся этими дисциплинами. Они заложили основу и фундамент моих знаний, которые помогли мне в дальнейшем. К окончанию средней школы возникла проблема выбора будущей специальности потому, что каждая из этих наук была дорога мне. После долгих раздумий выбор пал на химию. Он оказался правильным потому, что обучение на химическом отделении позволило соединить химию и физику в одно направление современной химической науки – физическую химию. Здесь и пригодились мои знания по математике. Уже со второго курса начал заниматься научной работой под руководством высококвалифицированного, талантливого ученого и педагога Шурдумова Газали Касботовича.
Получение и исследование наноматериалов
– Отечественная химическая промышленность интенсивно развивается, широко востребованы инновации ученых, в том числе и специалистов КБГУ… А как обстоят дела в той сфере, которой Вы занимаетесь – получение тугоплавких материалов, электродов для весьма востребованной сейчас водородной энергетики? И где применяются Ваши изобретения, результаты научно-исследовательской деятельности?
– Одно из лидирующих направлений в современной физико-химии неорганических материалов – получение и исследование наноматериалов. Наиболее перспективны в этом направлении синтез и исследование свойств тугоплавких соединений, таких как карбиды, бориды, силициды хрома, молибдена, вольфрама; двойные и тройные сплавы редкоземельных металлов с металлами триады «железо, бором, кремний».
Они применяются в качестве конструкционных и функциональных материалов в современной машиностроительной промышленности (твердосплавные инструменты), энергетике (топливные элементы, водородная энергетика), электронике (магнитные материалы), военно-промышленном комплексе.
Среди способов синтеза вышеуказанных соединений в виде наноструктур, наноразмерных частиц, нанокристаллических покрытий весьма перспективным является разработанный в нашей научной группе высокотемпературный электрохимический синтез в ионных расплавах. В его основе – многоэлектронные электрохимические процессы совместного или последовательного электровыделения редких тугоплавких, редкоземельных металлов, неметаллов (углерода, бора, кремния), металлов триады железа (железо, никель, кобальт) на катоде и их последующее взаимодействие на атомарном уровне с образованием нано-, субмикро-, микродисперсных порошков.
Разработана новая теория
Для практической реализации синтеза тугоплавких соединений редких, тугоплавких и редкоземельных металлов разработана теория кинетики и принципы управления многоэлектронными процессами выделения редких, тугоплавких и редкоземельных металлов и неметаллов из ионных расплавов. На основе квантово-химических расчетов межчастичных, катион-анионных (кислотно-основных) взаимодействий в ионных расплавах, спектроскопических исследований структуры ионных расплавов и электрохимических измерений установлены механизмы многоэлектронных процессов электровосстановления жестких анионов тугоплавких металлов (W, Mo, Cr), неметаллов (С, B, Si), галогенидных комплексов редкоземельных металлов высшей степени окисления. Впервые реализованы в одну стадию многоэлектронные электрохимические процессы с участием ионов тугоплавких металлов в ионных расплавах путем конструирования различных электрохимически активных частиц (катионизированных, димерных, оксидно-галоднидных, биядерных комплексов). Показано, что в многоэлектронных системах можно управлять скоростью образования электрохимически активных частиц, потенциалом их электровосстановления, скоростью реакции переноса заряда, превращением необратимых многоэлектронных систем в обратимые, для которых реализуется равновесие между металлом и его сложным анионом в ионном расплаве. Управляя потенциалом осуществления различных многоэлектронных процессов выделения тугоплавких и редкоземельных металлов, неметаллов (С, B, Si), металлов триады железа с помощью кислотно-основных свойств расплава и реакций комплексообразования, реализован электрохимический синтез соединений тугоплавких и редкоземельных металлов.
Технология с целью импортозамещения
Для решения стратегической проблемы вольфрамовой отрасли России нами разработана принципиально новая технология получения нанодисперсных порошков карбида вольфрама Данная технология не имеет аналогов в мире и позволяет получать прорывной результат в России – нанокристаллическую, ультрадисперсную и субмикронную фракции. Реализация проекта в промышленных масштабах позволит решить важную на сегодняшний день для страны задачу импортозамещения, обеспечить сырьевую независимость отечественной твердосплавной промышленности и выход конкурентоспособной продукции на внешние рынки. Технология защищена 9 патентами Российской Федерации.
Открыто новое явление
Разработана технология нанесения нанокристаллических пленок и покрытий карбида молибдена на порошки природных и искусственных алмазов и сверхтвердых материалов. В её основу положено открытое нами новое явление – возникновение поверхностной проводимости алмаза на границе раздела алмаз (алмазоподобные структуры) – ионный расплав. Технология, внедренная на ОАО «Терекалмаз» (г. Терек, КБР), позволяет увеличить прочность и капиллярность зёрен алмаза, износостойкость инструмента.
Экологически чистая технология извлечения алмазов
Также на предприятии «Терекалмаз» внедрена не имеющая аналогов в РФ и за рубежом экологически чистая ресурсосберегающая технология извлечения алмазов и ценных цветных металлов твердосплавной матрицы из отработанного и бракованного алмазного инструмента. Данная технология защищена двумя патентами РФ.
В основе исследований – диагностика и аналитика
Прогресс химического материаловедения и химической технологии невозможен без надежной диагностики и аналитики. Участвуя в различных конкурсах, проводимых Министерством науки и высшего образования РФ, Российским фондом фундаментальных исследований и других программах, мы выиграли ряд грантов, на средства которых приобретено дорогостоящее оборудование. Это позволило создать солидную материальную научную базу в университетском центре коллективного пользования «Рентгеновская диагностика материалов», который является в СКФО ведущим в области анализа и диагностики материалов. Большое содействие в этом оказывает руководство нашего университета.
Научные направления, разрабатываемые на кафедре неорганической и физической химии института химии и биологии КБГУ, неоднократно поддержаны РФФИ, Министерством образования и науки РФ, Шестой рамочной программой Евросоюза, в рамках хозяйственного договора с институтами Российской академии наук и Российского научного фонда.
Время единоличников в науке прошло
– У Вас много учеников, которые стали кандидатами, докторами наук. Как Вы прививаете им интерес к науке? Через практические действия, получение конкретных результатов?
– Время единоличников в науке прошло. Серьезные успехи в науке, как правило, достигаются коллективным трудом единомышленников. Поэтому я всегда старался привлекать к научной деятельности наиболее подготовленных студентов, с «горящими» глазами и большим желанием заниматься наукой. Начиная с младших курсов, стараюсь заинтересовать студентов заниматься научной работой, а в последующем – выполнением выпускных квалификационных работ на высоком уровне, с использованием полученных за годы учебы научных результатов.
Наиболее одаренных и любознательных выпускников приглашаем продолжить образование в аспирантуре. Несмотря на то, что они делают первые шаги в науку, я стараюсь привлекать их к участию в выполнении различных научных проектов. Аспиранты, а иногда и студенты являются соавторами научных статей, патентов, участвуют в научных форумах, проходят стажировку и повышают квалификацию в различных научных центрах РФ, компаниях – производителях сложного, дорогостоящего научного оборудования.
Среди моих учеников представители различных национальностей и граждане стран ближнего и дальнего зарубежья. Всеми ими горжусь, поддерживаю постоянную связь, желаю им всяческих успехов.
Сегодня школьник – завтра ученый
– В чем может состоять интерес нынешнего школьника, потенциального абитуриента КБГУ к выбору профессии химика? Какие перспективы перед ним открываются?
– В ХХI веке наша жизнь зависит от огромного количества материалов – как передовых, так и традиционных. Мы изнежены технологиями, делающими нашу жизнь более комфортной – микроволновыми печами, ноутбуками, смартфонами и скоростными видами транспорта. Однако, нам редко приходит в голову задуматься и восхититься материалами, благодаря которым стали возможными новейшие достижения инженерной мысли
Производство и использование функциональных и конструкционных материалов – одна из основных характеристик уровня развития человеческого общества, показатель уровня технической цивилизации. Поэтому, если вы выберите в качестве будущей специальности химию, то вы сможете многого добиться в жизни, будете востребованы как профессионал в различных отраслях – от техники и металлургии до сельского хозяйства и медицины, науки и производства.
В этом смысле можно сказать, что химия стоит в центре естественных наук. Двадцатое столетие сделало химию точной наукой: установлено много количественных закономерностей, точных законов, достигнут высочайший метрологический уровень определения атомно-молекулярных, термодинамических и кинетических констант, характеризующих вещество и химический процесс. Богатство, многообразие вариантов, стройная, изящная логика и красота химического синтеза сближает его с искусством.
Вся нанохимия еще впереди
– Уважаемый Хасби Билялевич, юбилей – это точка старта новых планов, реализации новых проектов. Поделитесь, что Вы наметили для себя в профессиональном плане на ближайшее десятилетие.
– Главной фундаментальной проблемой в химии остаются размерные эффекты. Это интригующий вопрос – как свойства индивидуальных частиц при объединении эволюционируют в свойство фазы, как построены и строятся мосты миром отдельной молекулы и макроскопическим миром вещества?
Размерные эффекты настолько разнообразны и непредсказуемы, что общее решение проблемы отсутствует. Методы квантовой химии и молекулярной динамики, физической химии и электрохимии успешно отвечают лишь на частные вопросы. В этом смысле вся нанохимия еще впереди.
Это гигантская химическая галактика! Ясно, что это стратегическая задача. На пути ее решения могут встретиться непреодолимые и пока не прогнозируемые трудности, однако она стоит разработки, хотя бы чисто теоретической.
Подготовила Ирина БОГАЧЁВА