Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Академик А.Ю.Цивадзе
Углеродные нанотрубки, обнаруженные в 1952 г. сотрудниками ИФХЭ Л.В. Радушкевичем и В.М. Лукъяновичем («О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте», Журнал физической химии. 1952. Т.26, № 1. С. 88-95)
Лена Веряева на берегу океана (зарубежная стажировка).
Аня Грошева в Австралии (зарубежная стажировка).
Аня Грошева и Лена Веряева в Сиднее (зарубежная командировка)
Мария Ефремова в ЮАР (зарубежная стажировка).

Интервью с академиком А.Ю.Цивадзе

Ключевые слова:  Институт проблем физической химии и электрохимии, интервью, нанотехнологии, нанотрубки, супрамолекулярная химия, Фоторепортаж

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

06 апреля 2007

Интервью
с директором Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина
Российской академии наук

академиком Асланом Юсуповичем Цивадзе



- Каковы концепции развития нанотехнологии в России?

Нанотехнология - новое направление науки и технологии, активно развивающееся в последние годы. Она позволяет создавать устройства из структурных элементов размером 10-100 нм. В России основы нанотехнологии были заложены задолго до возникновения этого понятия. В 1952 г. сотрудниками нашего института Л.В. Радушкевичем и В.М. Лукъяновичем была опубликована статья «О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте» (Журнал физической химии. 1952. Т.26, № 1. С. 88-95).

В выводах своей работы авторы писали:
«При исследовании структуры сажи, полученной из окиси углерода на железных контактах, было обнаружено, что сажа состоит из частиц сложного строения. Большинство частиц имеет вытянутую червеобразную форму с характерными окончаниями, свидетельствующими о направленности роста. Частицы, выращенные в некоторых случаях на отдельных крупинках железа в атмосфере окиси углерода, имеют правильную нитевидную форму с плотными окончаниями. В первой стадии образуются нитевидные зародыши в результате химической реакции взаимодействия СО с железом. Во второй стадии протекает поперечный рост частиц за счет образования на ней кристаллов графита. Окончательно выросшие частицы представляют собой продукт роста и деформации первичных частиц. Обнаружены необычные формы сдвоенных частиц, переплетенных между собой. Образование этих агрегатов протекает по особому механизму, детали которого ждут своего объяснения»
(электронно-микроскопический снимок сажи, полученной при термическом разложении оксида углерода (увеличение х20000), взятый из работы Л.В. Радушкевича и В.М. Лукъяновича).

Фактически авторы получили новый материал - углеродные нанотрубки. Но никто тогда такой материал не называл нанотрубками. Следует вспомнить и академика И.В. Тананаева, который отмечал, что при изучении свойств веществ надо обратить внимание на размерные эффекты. Он указывал, что при описании свойств веществ наряду с другими параметрами нужно учитывать и дисперсность, и даже предлагал ввести дисперсность четвертым параметром ( первые три - состав, свойства, струкутура) в диаграммы состояния. Получается, что в России у нанотехнологии есть солидные глубокие корни.

Понятие «нанотехнология», как парадигма, начало внедряться в нашу научную жизнь много позже. И как всякая новая парадигма, дала толчок развитию многих направлений науки и техники. Новая область стала модной. Конечно, в настоящее время очень трудно концептуально изложить позиции этой науки - нанонауки, так как невозможно четко определить, что же такое «нанотехнология» и «наноматериал». Из-за этого часто получается большая путаница: все, кто сегодня занимается исследованием свойств различных материалов, их получением, считают, что они занимаются нанотехнологией, хотя это и не совсем так. Тем не менее, попав на благодатную почву, эта парадигма представила ученым базис для существенного прогресса научных исследований.

Здесь можно провести некоторую аналогию с супрамолекулярной химией. Химики пользовались понятиями, пришедшими из биологии, например комплиментарность, молекулярное распознавание. И к понятию «супрамолекулярная» химия, как химия надмолекулярных систем или химия межмолекулярных связей, введенному лауреатом Нобелевской премии Жан-Мари Леном, можно было отнестись скептически: водородные связи всегда изучались как межмолекулярные. Однако этот термин сыграл очень большую роль. Ученые стали обращать внимание на разные системы и объяснять их устойчивость образованием супрамолекулярных систем. Раньше слабым связям не придавали должного и концептуального значения, не осознавали масштабности этого явления, не считали их фактором, влияющим сильно на свойства вещества. Биология позволила посмотреть на это глубже. Ведь в живой природе, в живых системах именно слабые связи обуславливают их многоточечность и устойчивость. Живая природа очень чувствительна. Слабое воздействие на нее приводит к резким изменениям свойств и мгновенному отклику. Например, живой организм существует при температурах от 37 до 42оС, при более высоких может наступить смерть. Живой организм чувствителен к изменениям температуры на доли градусов. А мы в химии сталкиваемся с температурами 500-1000оС и выше. Чувствительные элементы, которые работали бы на такие отклики с большой чувствительностью и селективностью, в неорганической природе создавать трудно.

Когда возникла нанотехнология, ученые обратили внимание на то, что из атомов тоже можно создавать такие супрамолекулярные структуры в неорганической химии. А это и есть нанотехнология. В действительности существует очень большая связь между супрамолекулярной химией и нанотехнологией. Раньше говорили, что размер устройств надо уменьшать по технологии «сверху вниз», и мы создавали большие ЭВМ и постепенно их уменьшали. Но эта технология исчерпала себя. Сейчас мы разрабатываем технологию «снизу вверх». Из отдельных атомов и молекул создаются наносистемы - процесс, ранее называемый супрамолекулярной самоорганизацией и самосборкой, теперь называется наносборкой. Как и в живой природе, здесь желаемые структуры создаются не традиционными методами. Традиционные методы - это изменение структуры органического или неорганического соединения путем замещения или присоединения каких-то групп, изменения изомерии в группах. Часто в химии бoльшее внимание уделяли сильным связям, обеспечивающим устойчивость системы, чем слабым, позволяющим путем традиционных методов получать новые вещества с новыми свойствами. Теперь же обратили внимание на то, как в природе происходит образование новых структурных фрагментов. А происходит это путем самоорганизации и самосборки в определенных условиях. Примером этого является, например, синтез гемоглобина. В химии - это сложный многостадийный процесс, а в природе - он создался как-бы сам по себе, самоорганизацией и самосборкой. Но в отличие от живой природы мы управляем не только водородными, но и некоторыми другими химическими связями. Жан-Мари Лен как-то сказал, что мы возможно создадим живую природу, но на других принципах.

Нанонаука привлекла внимание ученых тогда, когда обнаружили, что наноматериалы, в том числе и конструкционные) благодаря высокой удельной межфазной поверхности (размер частиц не больше 100 нм) обладают особыми свойствами, отличающимися от свойств макрообъектов. Например, металлы с нанесенными наночастицами имеют лучшие показатели по таким свойствам, как вязкость и твердость. Объектами нанотехнологии могут быть нанотрубки, фуллерены, нанокомпозиты, микропористые материалы, супрамолекулярные ансамбли и устройства, тонкие пленки и поверхностные слои, микроэмульсии и т. д. Нанотехнология и наука о материалах связаны не только с химией и химической технологией, но и с физикой, биологией, компьютерным моделированием, энергетикой медициной и т.д. По всем направлениям в России есть соответствующие школы; создаются молекулярные машины и моторы и в нашем институте. Для этого используются как органические, так и неорганические соединения.

Во всем мире нанотехнология и наука о наноматериалах являеюся очень перспективными; этому придают очень большое значение и выделяют должное финансирование на их развитие. Наконец и в нашей стране правительство обратило на это внимание: создана соответствующая программа. К сожалению, у нас пока ещё плохо работает цепочка фундаментальная наука-прикладная наука?востребованность промышленностью. Нет промышленности нет и востребованности идей. И часто эти идеи используются зарубежными странами, а не нашими предпринимателями. В связи с этим придается также большое значение созданию малых научно-технических предприятий, которые бы подхватывали новые идеи и доводили их до определенного уровня разработки и тут же малыми партиями выдавали на рынок, а там уже определялось бы, что хорошо и что плохо. Это очень трудно решаемая задача. Она требует большой поддержки государства.

- Какое образование нужно получить, чтобы заниматься нанонауками?

Я часто бываю председателем Государственной аттестационной комиссии в различных ВУЗах - в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова на факультете наук о материалах (ФНМ) и химическом факультете (кафедра физической химии) в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева (РХТУ) (кафедра технологии неорганических веществ), заведую кафедрой в Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова (МИТХТ). И я считаю, что сегодня наилучшее образование для работы по нанотехнологиям дает факультет наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова. Декан этого факультета академик РАН Ю.Д. Третьяков с самого начала правильно оценил перспективы нанотехнологий и так построил учебно-научный процесс, что в нем предусматривается практически всё, что необходимо для подготовки специалистов в этой области.

Конечно, на факультете есть определенные предпочтения по тематике; превалируют, в частности, дипломные работы по неорганическим структурам (традиционная методология исследования для кафедры неорганической химии МГУ). Это определяется, в первую очередь, научной школой, которая развивается под руководством академика Ю.Д.Третьякова. Тем не менее, в последнее время появились дипломные работы в области полимеров и биологии. И в дальнейшем, по-видимому, следует расширять область исследований. Но для этого надо расширять факультет. Пока таких специалистов факультет выпускает очень мало (в силу ограниченного набора студентов). И получить сотрудника после окончания факультета, например, к себе в институт я не могу, хотя у нас в институте есть прекрасные возможности, в том числе и материальные, для продолжения научной работы.

Но есть и другие возможности для подготовки хорошего специалиста по нанотехнологиям. В 2003 г. на базе РХТУ организована кафедра нанотехнологии и наноматериалов, которой заведует член-корреспондент РАН Е.В.Юртов. Мы приглашаем студентов этой кафедры уже на первых этапах их обучения познакомиться с нашим институтом. Я рассказываю им о наших работах, об институте. В дальнейшем они делают у нас свои курсовые и димломные работы. Стены нашего института становятся для них родными.

Было бы неплохо, чтоб такую практику с первого курса проходили у нас и студенты ФНМ. Надеюсь, что этот вопрос мы решим с академиком Ю.Д.Третьяковым.

Хороший опыт есть в нашем институте и по работе со студентами Высшего химического колледжа Российской академии наук. Студенты этого колледжа работают в нашем институте с первого курса. Эти ребята хорошо подготовлены (в колледж отбираются талантливые, увлеченные химией ребята), и уже с начала обучения способны делать научную работу, сразу вовлекаются в «процесс», «зажигаются» от него и других «зажигают». С такими ребятами приятно и интересно работать. А бывает, что приходят студенты четвертого курса ВУЗа, и наши научные сотрудники очень неохотно работают с с теми студентами, которые не умеют делать самые простейшие необходимые для научной работы вещи, например мыть посуду, готовить стандартные образцы, провести простейшую реакцию и т.д.

Мне представляется, что наше взаимное сотрудничество с МГУ и другими ВУЗами позволит нам достичь бoльших успехов в подготовке специалистов в сфере нанотехнологий. К тому же, у нас появляются совместные проекты и гранты на федеральном и международном уровнях, которые, несомненно, позволят улучшить подготовку таких специалистов и в качественном, и в количественном отношениях.

- Как осуществляется взаимодействие Российской академии наук и ВУЗов?

По моему мнению, наилучшая форма такого взаимодействия - научно-образовательные центры. В нашем институте такой центр - Научно-образовательный центр по химии, радиохимии, радиационной химии и электрохимии - был создан в 2002 г. как самостоятельное научно-вспомогательное подразделение. Структура нашего Научно-образовательного центра очень разнообразна. Она включает учебно-научные центры с серией базовых кафедр из нескольких Вузов, в том числе кафедру на базе Европейского научного объединения по супрамолекулярной химии, интеграционные комплексы базовых кафедр на базе нашего института, научно-образовательные отделы по различным направлениям, совместные лаборатории с кафедрами ряда университетов, международные интеграционные образовательные системы. Все эти структурные формы, возглавляемые специалистами высочайшего класса (академиками, член-корреспондентами, профессорами, докторами химических наук) созданы на основе лабораторий нашего института совместно с кафедрами ВУЗов, в первую очередь, МГУ, МИТХТ, РХТУ. В Научно-образовательном центре есть структурные формы, включающие Московский институт стали и сплавов, Университет нефти и газа им. И.М.Губкина, Московский инженерно-физический институт, Московский физико-технический институт. Мы сотрудничаем также с Ростовским, Кубанским и Воронежским государственными университетами и многими другими учебными заведениями. Каждый Вуз выбирает такую структурную форму, которая ему больше всего подходит. Работа Научно-образовательного центра осуществляется, как правило, на основе договоров о сотрудничестве с ВУЗами.

Каковы же цели и функции Научно-образовательного центра? Основная задача - подготовка молодых специалистов на основе многоступенчатой системы образования (бакалавров, магистров, кандидатов и докторов наук). Эта задача решается путем вовлечения студентов в научную работу, чтения лекций по специальным курсам в рамках образовательной программы по Стандартам образования, чтение факультативных лекций, проведение лабораторных занятий в рамках спецкурсов, учебно-методическая работа, обеспечение современного уровня фундаментальных и прикладных работ, проведение рабочих школ-семинаров и конференций и т.д.

В проекте устава Российской академии наук впервые записано, что образовательный процесс является основным видом ее деятельности. И это очень правильно, поскольку многие сотрудники институтов РАН работают в ВУЗах, читают лекции студентам. Я, как уже говорил, заведую кафедрой в МИТХТ, связан я и с факультетом наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова, и кафедрой нанотехнологии и наноматериалов в РХТУ. А сейчас ведущие ученые нашего института читают лекции в нашем Научно-образовательном центре. Эти лекции могут слушать студенты разных ВУЗов. К тому же у нас имеются большие возможности для научной работы, поскольку в наших лабораториях есть уникальное оборудование и специалисты, под руководством которых студенты могут осваивать новые приборы и физические методы исследования непосредственно в этих лабораториях.

Сейчас работа Научно-образовательного центра налажена, она развивается, хотя возникает еще много вопросов, связанных с улучшением его работы. На основе такого центра в дальнейшем возможно создание академического университета. Первым примером университета этого типа является Академический университет, созданный на основе Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе лауреатом Нобелевской премии Ж.И Алферовым.

- Этот университет является высшим учебным заведением?

Да, конечно, это высшее учебное заведение, которое, как и любой ВУЗ, может выдавать дипломы об окончании этого университета. Сейчас же у нас нет права выдавать дипломы. Хотя студент после получения степени бакалавра, делает магистрскую работу на базе нашего института, диплом все равно выдается ВУЗом, в котором он обучается. Но мы рассчитываем на то, что скоро мы получим такое право, и наши дипломы будут иметь высокую оценку. А в дальнейшем, как я уже говорил, - ориентация на образование академического университета, где будут готовиться специалисты высокого класса, в том числе и по нанотехнологиям.

А специалисты нам нужны, чтобы малые предприятия, занимающиеся инновационными и высокими технологиями вырастали в такие монстры как корпорация Микрософт (Microsoft) Билла Гейтса.

- Не могли бы Вы пояснить, дает ли Научно-образовательный центр дополнительное образование или он является исследовательским центром?

Нет, это не дополнительное образование. Научно-образовательный центр нашего института предоставляет возможность студентам ВУЗов сделать у нас работу на степень бакалавра. Он приходит к нам на 4 курсе. И при успешной защите этой работы он далее выполняет магистрскую работу. Это делается, как сказано выше, по договорам сотрудничества с ВУЗами. Дело в том, что сейчас на многих кафедрах ВУЗов (кроме МГУ) просто нет возможности делать магистрские работы: нет приборов, оборудования, недостаточно кадров. К счастью, сейчас научные исследования в ВУЗах постепенно возрождаются.

Но с другой стороны, по просьбе ВУЗов в Научно-образовательном центре читаются лекции уже для студентов младших курсов, например по квантовой химии, спектроскопии и т.п. Такие лекции читают ведущие ученые в этих областях науки. И, конечно, это дополнительная учеба студентов.

Кроме того, у нас есть совместные научно-исследовательские проекты, в которых участвуют и студенты. Это также дополнительная учеба, поскольку в такой работе студенты получают хорошие навыки научно-исследовательской работы.

Корреспонденты Е. Веряева
портала «Нанометр», А. Грошева
студенты 4 курс. ФНМ МГУ М. Ефремова




Ссылки по теме:


Источник: Нанометер



Комментарии
Впервые углеродные нанотрубки были получены в России в 1952 г.
Соколов Петр Сергеевич, 13 апреля 2007 13:48 
Вот что совершенно не понятно на приведенных микрофотографиях, так это -какой там маштаб?
ведь, как я представляю, УНТ в диаметре десяток нм в лучшем случае.
Как можно было добится такого разрешения в то время?
и это тоже весьма интересный исторический момент, на какой установке такие снимки были получены.
Есть ли доступ к такой статье (оригиналу)?
Соколов Петр Сергеевич, 13 апреля 2007 13:51 
Если это увеличение только в 20 тыс. раз, то получается что диаметр приведенных структур доли микрона.
Возможно это пучки из нанотрубок
Паничев Никита Олегович, 22 декабря 2008 18:24 
В первой стадии образуются нитевидные зародыши в результате химической реакции взаимодействия СО с железом. Во второй стадии протекает поперечный рост частиц за счет образования на ней кристаллов графита.
реакция образования нанотрубок
2Fe(CO)5=Fe2O3+7CO+3C?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Гиперболоид инженера Гарина
Гиперболоид инженера Гарина

Конкурс «Элементы и Люди» в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов
РХТУ им. Д.И. Менделеева, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, МГУ имени М.В. Ломоносова приглашают к участию в конкурсе, посвященном 150-летнему юбилею Периодической таблицы химических элементов Менделеева. Участвовать могут школьники, студенты, молодые ученые и специалисты.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Нитрид-борные нанокомпозиты для доставки лекарств. 2D наноматериалы помогут создать портативную искусственную почку. Обзор по cтрейнтронике. Доставка лекарств с помощью борнитридных фуллеренов. Речные фуллерены. Научный хит-парад 2018 по версии APS

Лекция Константина Севернинова: от бактериального иммунитета к геномному редактированию
20 декабря состоялась лекция молекулярного биолога, профессора Константина Северинова.
На лекции обсуждались вопросы: какова природа генетических болезней, и сможем ли мы лечить их в ближайшем будущем; что такое система CRISPR-Cas, и как бактерии используют её для борьбы с вирусами, и как изучение этого необычного механизма привело к созданию мощного инструмента геномного редактирования.

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.