В рамках проекта «Моя лаборатория», организованного программой «Мастерские инновации», мы побывали на факультете наук о материалах МГУ. Этот факультет образован относительно недавно – в 1991 году, набор на бакалавриат – всего 25 человек. Фактически, это штучная работа по формированию будущих исследователей материалов. Факультет вырос из сотрудничества химического и физического факультетов, мы побывали в лаборатории неорганического материаловедения химфака МГУ.
Интерьеры на факультете в стиле сталинского ампира ...
... зато оборудование – современное.
Спектрометр - микроскоп
Александр Сидоров, аспирант кафедры наноматериалов факультета, показывает на спектрометре, как проводятся исследования в области спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния: «Мы создаем сенсоры на основе благородных металлов - золота, серебра, различных композитов из этих металлов, и исследуем усиление сигнала от биологических объектов, таких, как цитохром С (небольшой гем-содержащий белок, выполняющий двойную функцию в клетке), гемоглобин, некоторые виды ферментов, белков, эритроцитов в рекордно низкой концентрации – до 10-12 моль/литр, фиксируем усиление сигнала от биологической жидкости, нанесенной в микроколичествах на этот чип».
Сотрудники лаборатории неорганического материаловедения уже имеют большой опыт работ такого рода, они получили ряд патентов в этой области – например, патент на определенный вид анализа мембранно-связанного гемоглобина в эритроцитах и по способу анализа цитохрома С в митохондриях. Хотя спектрометр предназначен больше для фундаментальных исследований, нежели для прикладных работ, проводимые опыты имеют практическое значение, в частности, в медицине.
Это технологии будущего, которые пока не дошли до массового применения, но там, где надо оперативно исследовать малое количество вещества, они востребованы. Прежде всего это программы Госнаркоконтроля, которому необходимы точнейшие тесты на выявление наркотических веществ. Кроме того, этот метод применяется для анализа промышленных сточных вод на содержание фенольных соединений и крезолов, а значит, незаменим в экологии.
Данные лазерного анализатора обрабатываются прикладным программным пакетом.
Еще один прибор лаборатории – лазерного анализатора для размера частиц методом динамического светорассеяния. На нем оцениваются размеры наночастиц в растворах и заряд их поверхности. Прибор в течение 2-3 минут оценивает, какие фракции присутствуют в растворе, какого размера частицы. От размера наночастиц зависит, для каких целей их можно использовать. Ученые работают с наночастицами в основном до 100 нанометров - они могут обладать плазмонным резонансом, люминесцентными и другими полезными свойствами.
За счет различных интерфейсов на одном и том же приборе можно исследовать не только растворы, но и твердые вещества. Например, керамические биодеградируемые материалы для создания имплантов. Зубные импланты уже успешно применяются в медицине, а вот импланты для других частей тела пока опробованы только на мышах. У биосовместимых наноматериалов есть существенные преимущества перед титановыми пластинами, применяемыми сегодня в лечении переломов. Эти пластины требуют удаления, повторной операции по их извлечению. При использовании бионаноматериалов человеческие нервные окончания и мышцы прорастают в этот имплант: он имеет пористую структуру, аналогичную человеческой кости. Он остается в организме как трансформированная кость, оперативного вмешательства более не требуется.
Заведующий лабораторией неорганического материаловедения, замдекана факультета наук о материалах МГУ, член-корреспондент РАН Евгений Гудилин рассказал о совместном проекте МГУ, Сколтеха и Массачусетского технологического института (США), посвященном будущему электрохимической энергетики. Возглавляет проект с российской стороны проректор МГУ академик А.Р.Хохлов, а иницирован он был при самом активном участи одного из лучших выпускников ФНМ Даниила Иткиса, сейчас работающего в лаборатории неорганического материаловедения. Одно из направлений этого проекта - изготовление и исследование литий-воздушных батарей: они существенно мощнее и более емкие, чем обычные аккумуляторы.
Установка для электрохимических измерений.
Литий-воздушные батареи могут применяться в электромобилях. Не исключено, что в перспективе разработки лаборатории вырастут в успешный коммерческий проект: исследованиями уже интересовались такие компании, как Nissan, LG, Bosch, Samsung и другие.
Профессор Гудилин надеется на успешное развитие электрохимической энергетики.
Но до конкретных заказов еще далеко – процесс разработок технологически сложен. Здесь задействованы ученые самых разных направлений, фактически это междисциплинарные исследования, подчеркивает Гудилин. Ранее большинство выпускников факультета были ориентированы на работу за рубежом, но в последний год тенденция поменялась: в России появилась потребность в серьезных исследованиях.
Сухой бокс для компонентов батарей.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Напоминаем Вам, что в рамках Олимпиады проходит творческий конкурс "Моя лаборатория". Участвовать в конкурсе могут студенты, аспиранты, молодые ученые, специалисты и журналисты.
На конкурс принимаются научно-популярные статьи, посвященные работе научной лаборатории, научному обмену или любым другим аспектам научной деятельности. Текст должен быть понятен и интересен самой широкой аудитории и в первую очередь школьникам старших классов.
Более подробно о конкурсе
