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

Искусство успокаивать детей Искусство успокаивать детей

Опытный педиатр отвечает на вопрос, почему дети плачут

kiozk originals
Самоубийство семьи бургомистра Самоубийство семьи бургомистра

«Кризис закончен. Орудия затихли. Кто знал, как нам стоит поступить?»

Дилетант
Как спорт прокачивает мозг: физическая нагрузка для тренировки ума и памяти Как спорт прокачивает мозг: физическая нагрузка для тренировки ума и памяти

Что происходит с нашим мозгом, когда мы занимаемся спортом?

ТехИнсайдер
Переходим на летнее время Переходим на летнее время

7 актуальных задач, которые легче решить под ярким солнцем

Лиза
Любовь к животным и санкции Любовь к животным и санкции

Почему рынок кормов — перспективное направление для инвестиций

Агроинвестор
Группы, в которых не менялся состав. Никогда Группы, в которых не менялся состав. Никогда

Группы, в которых состав отличается своей стабильностью

Maxim
Развод и утрата: как справиться с последствиями Развод и утрата: как справиться с последствиями

Как утрата влияет на наше психологическое состояние?

VOICE
0,06 га счастья 0,06 га счастья

Когда в России появилось такое явление, как дача

КАНТРИ Русская азбука
Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо? Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо?

Зачем нужно компьютерное зрение и какие задачи оно решает в разных сферах

Наука и техника
Жаркое лето в Сибири Жаркое лето в Сибири

Природный отдых у города: почему стоит поехать в Новосибирск летом

Отдых в России
Есть на что строить Есть на что строить

Зачем создавать отдельный механизм финансирования — инфраструктурные облигации?

Монокль
JALAGONIA: «Мой первый альбом написан от души, вы это почувствуете» JALAGONIA: «Мой первый альбом написан от души, вы это почувствуете»

JALAGONIA за 21 год уже прошла большой творческий путь

ЖАРА Magazine
«Меняются материалы, а круг образов всегда один» «Меняются материалы, а круг образов всегда один»

Художник Борис Кочейшвили — о том, что рай — это состояние

Weekend
Не женское дело? Не женское дело?

Еще 20–30 лет назад женщина-режиссёр воспринималась как нечто исключительное

Дилетант
Денис Попов: «Наша миссия – создавать инновационное программное обеспечение для авиации» Денис Попов: «Наша миссия – создавать инновационное программное обеспечение для авиации»

О будущем авиатеха и перспективных разработках для авиационной отрасли

Ведомости
Золото Владивостока Золото Владивостока

Владивосток: город, где каждая сопка — готовый кадр для открытки

Отдых в России
Перелет–2023 «Байкальская кругосветка» Перелет–2023 «Байкальская кругосветка»

«Байкальская кругосветка» – воздушное путешествие вокруг знаменитого озера

Наука и техника
Ядерный зонтик Франции никого не спасет Ядерный зонтик Франции никого не спасет

Из каких компонентов складывается французский ядерный потенциал

Монокль
Коварный удар из-под земли Коварный удар из-под земли

«Холодная война» стала стимулом для неумеренных планов создателей оружия

Наука и техника
Михаил Бахтин Михаил Бахтин

Зачем Бахтин понадобился Андропову и почему он так известен в Европе и Штатах?

Дилетант
Катай на здоровье Катай на здоровье

Как укрепить мышцы кора и натренировать стабилизацию

ЖАРА Magazine
Петрикирхе: почему молчат колокола Петрикирхе: почему молчат колокола

Петрикирхе напоминает айсберг, немалая часть которого скрыта в катакомбах

Дилетант
Борьба с прогулами Борьба с прогулами

Антикоррупционные инициативы Андропова советские граждане встретили на «ура»

Дилетант
Бизнес на энтузиазме Бизнес на энтузиазме

Перспективы мясного скотоводства в России неоднозначные

Агроинвестор
«Почему вы хотите завоевать весь мир?» «Почему вы хотите завоевать весь мир?»

Страх ядерной войны между США и СССР был настолько высок, что передался детям

Дилетант
«Послы Ермака у Красного крыльца перед царём Иоанном Грозным» «Послы Ермака у Красного крыльца перед царём Иоанном Грозным»

Настоящее покорение земель Сибири началось в 1580-х годах

Дилетант
Динозавры за Полярным кругом Динозавры за Полярным кругом

Как жили динозавры и их соседи в условиях крайнего Севера или Юга

Наука и техника
Без диплома, но с работой Без диплома, но с работой

Почему студенты колледжей бросают учебу?

Ведомости
Перспективы энергоскладов: как мы будем хранить электричество Перспективы энергоскладов: как мы будем хранить электричество

Какие надежные способы аккумулировать значительные объемы энергии существуют?

Монокль
Борьба за госбезопасность во всём мире Борьба за госбезопасность во всём мире

Юрий Андропов вошел в историю как реформатор, хотя и потенциальный

Дилетант
Открыть в приложении