Академик Юлия Горбунова поднимает ряд важных вопросов, касающихся химии

НаукаНаука

Академик Юлия Горбунова: даже любовь — это химическая реакция

Беседовала Наталия Лескова

Фото: РИА Новости

Какие новые материалы дает современная химия, почему слово «нахимичить» имеет отрицательную коннотацию и правильно ли это, по какой причине школьная химия часто скучна и может ли быть иначе, да и вообще, почему без химии нет жизни, рассуждает академик Юлия Горбунова, главный научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова, главный научный сотрудник Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина.

— Юлия Германовна, почитала о тематиках ваших исследований. Их очень много, и, честно говоря, дилетанту понять, что это такое, совершенно невозможно. Предлагаю остановиться на какой-то одной. Вот, например, недавно в российском обзорном журнале первого квартиля «Успехи химии» вышла ваша статья «Металл-органические координационные полимеры — основа функциональных материалов нового поколения». О чем речь?

— Этот обзор вошел в тематический номер журнала по такой важной сегодня тематике, как создание металл-органических координационных полимеров. У нас в России в этой области исследований работает несколько групп — в Москве, Новосибирске, Самаре. Занимаемся этим и мы в Институте общей и неорганической химии и Институте физической химии и электрохимии. В англоязычной литературе такие структуры называются MOF, Metal Organic Frameworks, а в русской — металл-органические координационные полимеры (МОКП).

Из органических молекул и связывающих их металлов-кластеров возможно создать высокопористый материал с высокой площадью поверхности и порами определенного размера и свойств. Таким образом можно получить вещество, которое, обладая массой, например, 1 грамм, будет иметь поверхность размером с футбольное поле.

Разделить газы

— Чем же обусловлен интерес к таким материалам?

— Прежде всего перспективами их широкого практического применения в качестве компонентов для нового поколения разного рода функциональных материалов с улучшенными или уникальными характеристиками.

Так, например, металл-органические координационные полимеры демонстрируют рекордные сорбционные характеристики среди всех пористых материалов, что открывает уникальные перспективы их использования, например, в гетерогенном катализе, в процессах разде-ления сложных смесей, очистке и хранении промышленно важных газов, таких как водород, метан, углекислый газ, ацетилен, а также в разработке новых типов сенсоров или в процессах доставки лекарственных средств пролонгированного действия.

Первоначально металл-координационные полимеры получены именно для хранения газов и разделения сложных систем путем настройки размера пор. Этим с начала 2000-х годов занимается научная школа члена-корреспондента Владимира Петровича Федина в Институте неорганической химии Сибирского отделения РАН.

— А зачем их разделять?

— Для различных химических процессов нужны чистые соединения. Так, например, в группе Федина научились селективно разделять этилен и этан. Этилен — самое производимое органическое соединение в мире: мировое производство этилена составляет более 150 миллионов тонн в год. Его получают крекингом углеводородов, при котором необходимо разделять продукты, а особо сложно — этан. Полученные коллегами сорбенты на основе МОКП могут высокоселективно отделять этилен от этана. В Институте физической химии и электрохимии РАН разрабатывают селективные адсорбенты для хранения и перевозки метана. Или, например, такой сверхважный газ, как водород. Сейчас очень много внимания уделяется водородной энергетике и получению чистого водорода, но вот хранение водорода, перевозка такого взрывоопасного газа — это отдельная задача.

А сегодня области применения МОКП значительно расширились. Наличие магнитных или фотоактивных центров в металл-органических полимерных молекулах позволяет рассчитывать на создание молекулярных магнитов, фотомагнетиков или фотоактивных молекул, которые могут использоваться при создании новых типов носителей информации, квантовых компьютеров и различных магнитно- и оптикомеханических устройств.

МОКП используется для катализа — а это основа химии, дающая возможность ускорения химических реакций, в том числе и в так называемых зеленых условиях. Они используются в катализе либо сами по себе, либо на их большую поверхность пришиваются каталитически активные молекулы. Есть работы, в которых описаны реакции, идущие непосредственно в порах таких материалов.

Доставить лекарства

— Чем в этом смысле отличилась ваша лаборатория?

— Как раз этому и посвящен наш обзор, который называется «Пористые металл-органические координационные полимеры на основе порфиринов: синтез, строение, сорбционные свойства и перспективы применения». Порфирины — очень интересный и важный класс соединений, который встречается в природе (это, например, основная составляющая всем известного гемоглобина, хлорофилл, витамин B12). Мы занимаемся получением синтетических аналогов этих соединений для их использования во многих современных приложениях.

Для получения МОКП эта молекула хороша тем, что она большая и на ее основе можно создавать большие поры, а с другой стороны, молекула порфирина очень хорошо функционализируется, и, вводя в эту молекулу различные функциональные группы, можно очень тонко настраивать структуру металл-органического сорбента. Мы показали способы синтеза таких соединений и новые возможности их приложений.

— Какие же это приложения?

— Оказалось, что в случае порфирина вообще очень много дополнительных возможностей. Помимо катализа это возможность использования в медицине для адресной доставки лекарств, когда в поры помещается некое активное вещество, которое нужно доставить в определенные ткани, органы или клетки.

В нашей лаборатории, используя порфирины с фосфонатными заместителями, мы разработали целую серию сорбентов, которые могут быть активными протонными проводниками. Такие материалы важны для создания мембран топливных элементов. Сегодня для этого в основном используют полимерные соединения, но там есть свои сложности. Они работают в определенном температурном интервале, при особой влажности, с ними сложнее иметь дело, поскольку они не кристаллические. Поэтому сейчас ведутся работы с тем, чтобы создавать различные добавки или мембраны на основе МОКП.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как создать на телефоне приватную папку, которую никто не увидит Как создать на телефоне приватную папку, которую никто не увидит

Лучший способ обезопасить хранимые в телефоне файлы – создать скрытую папку

CHIP
Домашняя работа: как девушкам с темными волосами самостоятельно перейти в блонд Домашняя работа: как девушкам с темными волосами самостоятельно перейти в блонд

Колорист раскрыл профессиональные хитрости окрашивания

VOICE
«Властелин колец: кольца власти»: битва за мировое господство «Властелин колец: кольца власти»: битва за мировое господство

Сериал Prime Video с самым большим бюджетом за всю историю кинематографа

Эксперт
«Претенденты» Луки Гуаданьино: как итальянец снял один из самых злых ромкомов этого года «Претенденты» Луки Гуаданьино: как итальянец снял один из самых злых ромкомов этого года

«Претенденты»: злой и хулиганский ромком от Луки Гуаданьино

Правила жизни
«Конек-Горбунок» и «Госпожа Бовари»: запрещенные книги, которые стали классикой «Конек-Горбунок» и «Госпожа Бовари»: запрещенные книги, которые стали классикой

Книги, которые сперва вызывали вопросы цензоров, но стали мировой классикой

Forbes
Самый первый iPhone. Когда вышел и каким он был Самый первый iPhone. Когда вышел и каким он был

Кто создал iPhone, как он выглядел и сколько стоил

Цифровой океан
Код: элегантность Код: элегантность

Интерьер в стиле рафинированного софт-минимализма

SALON-Interior
Ссоры из-за денег: как и почему возникают финансовые разногласия между парой и в семье Ссоры из-за денег: как и почему возникают финансовые разногласия между парой и в семье

Основные причины финансовых разногласий в парах

Inc.
Астрономы нашли на Луне потенциальный источник квазиспутника Земли Астрономы нашли на Луне потенциальный источник квазиспутника Земли

Астероид Камоалева мог быть выбит с поверхности Луны в прошлом

N+1
45 в «кубе» 45 в «кубе»

За что мы любим «Гелендваген»

Автопилот
Покидая Генотопию Покидая Генотопию

С тех пор каждый человек фактически живет в двух параллельных мирах...

Вокруг света
О насущном: как хранить банковскую карту, чтобы она не размагнитилась О насущном: как хранить банковскую карту, чтобы она не размагнитилась

Что делать, если ваша банковская карта размагнитилась?

ТехИнсайдер
Первый элемент Первый элемент

Академик Михаил Федонкин — о сформировавшихся под влиянием жизни минералах

Наука
Как выбрать леску для триммера: виды, отличия, рекомендации Как выбрать леску для триммера: виды, отличия, рекомендации

Какой леской лучше косить траву триммером? На что обратить внимание при выборе?

CHIP
Жена Николая Еременко: «В самом начале нашего романа Коля предупредил меня, что женат» Жена Николая Еременко: «В самом начале нашего романа Коля предупредил меня, что женат»

«Я хочу дать тебе свою фамилию. Никаким женам не давал, а тебе дам»

Караван историй
«Режимы движения» и их влияние на системы автомобиля «Режимы движения» и их влияние на системы автомобиля

Зачем внедорожникам нужны «режимы движения»?

4x4 Club
Как новенькая! Как новенькая!

Способы, которые помогут запустить процесс очищения и омоложения организма

Лиза
Весна приходит не одна: как бороться с аллергией на пыльцу? Весна приходит не одна: как бороться с аллергией на пыльцу?

Что важно знать о поллинозе, чтобы пережить период активного цветения растений

Maxim
Элизабет Мун: «Население: одна». Фрагмент научно-фантастического романа Элизабет Мун: «Население: одна». Фрагмент научно-фантастического романа

Глава из фантастического романа для поклонников Урсулы ле Гуин

СНОБ
Рецепт тех самых варенок: как в домашних условиях покрасить джинсы в модный цвет сезона «tie dye» Рецепт тех самых варенок: как в домашних условиях покрасить джинсы в модный цвет сезона «tie dye»

Зачем варили джинсы в СССР и как это делалось

ТехИнсайдер
«Увидев себя в фильме «Москва слезам не верит», Ирина Муравьева горько заплакала» «Увидев себя в фильме «Москва слезам не верит», Ирина Муравьева горько заплакала»

Вспоминания прошлых лет об актрисе Ирине Муравьевой

Коллекция. Караван историй
Плоский мир: обещает ли двумерное золото технологическую революцию Плоский мир: обещает ли двумерное золото технологическую революцию

Какие технологические достижения могут принести сверхтонкие слои золота

Forbes
Медики назвали самое удачное время для тренировки — это ночь Медики назвали самое удачное время для тренировки — это ночь

Когда лучше заниматься спортом: результаты исследования

ТехИнсайдер
Лекарство от диабета облегчило симптомы болезни Паркинсона Лекарство от диабета облегчило симптомы болезни Паркинсона

Лекарство от диабета тормозит прогрессирование симптомов болезни Паркинсона

N+1
Гигант с крутым нравом Гигант с крутым нравом

Бегемот — животное дружелюбное на вид, но обладающее крайне скверным нравом

Зеркало Мира
Круче, чем «Оскар»: как 22-летняя баскетболистка изменила телерейтинги спорта Круче, чем «Оскар»: как 22-летняя баскетболистка изменила телерейтинги спорта

Кейтлин Кларк продолжает переписывать рекорды женского баскетбола в США

Forbes
ИИ и технологии ИИ в мире науки, техники и предпринимательства ИИ и технологии ИИ в мире науки, техники и предпринимательства

Какой правовой статус у искусственного интеллекта?

Наука и Техника
Мэр Якутска: как победить пыль и неблагоустроенность Мэр Якутска: как победить пыль и неблагоустроенность

Чем вызваны особенные недостатки столицы Якутии?

ФедералПресс
Генеральная уборка: избавиться от бардака в вещах, мыслях, эмоциях и отношениях Генеральная уборка: избавиться от бардака в вещах, мыслях, эмоциях и отношениях

Привнося гармонию в окружение, мы можем упорядочить свое внутреннее пространство

Psychologies
6 книг о токсичном родительстве и его последствиях 6 книг о токсичном родительстве и его последствиях

Книги, в которых поднимается тема токсичного родительства

Psychologies
Открыть в приложении