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

«Делать то, чего не было раньше»: что нужно знать о дизайнере Реи Кавакубо «Делать то, чего не было раньше»: что нужно знать о дизайнере Реи Кавакубо

Рассказываем самое интересное об основательнице бренда Comme des Garçons

Правила жизни
Кабачки Кабачки

Куда девать кабачки летом?

Здоровье
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
Обмануть время: зачем во многих странах переводят часы на зимнее и летнее время и почему в России от этого отказались Обмануть время: зачем во многих странах переводят часы на зимнее и летнее время и почему в России от этого отказались

Зачем вообще была придумана практика перевода часов на зимнее время?

ТехИнсайдер
Регионы России, которые сильнее всего пострадали от внутреннего туризма Регионы России, которые сильнее всего пострадали от внутреннего туризма

Россияне открывают Алтай и Калининград... но не везде к этому готовы

Maxim
В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски

Люди эпохи верхнего палеолита пользовались красками голубых оттенков

N+1
Что такое калланетика и помогает ли она похудеть: 9 упражнений Что такое калланетика и помогает ли она похудеть: 9 упражнений

Эффективный комплекс упражнений для укрепления мышц, которые можно делать дома

РБК
Читалка для компьютера: выбираем лучшую из бесплатных Читалка для компьютера: выбираем лучшую из бесплатных

Лучшие читалки для компьютера из бесплатных программ

CHIP
Что такое поликарьера и чем она отличается от подработки Что такое поликарьера и чем она отличается от подработки

Горизонтальный рост: что такое поликарьера и кому она подходит

Ведомости
Глаз-синхротрон Глаз-синхротрон

О том, как научить искусственный интеллект понимать, а не угадывать химию

Наука и жизнь
Команда спасателей Команда спасателей

Справляемся с отпускными кризисными бьюти-ситуациями

Moodboard
В такси на Дубровку В такси на Дубровку

Ищешь живописное место для фотосессии? Советские фильмы знают ответ!

Лиза
8 вещей, которые нельзя хранить под кроватью 8 вещей, которые нельзя хранить под кроватью

Есть вещи, которые лучше держать подальше от подкроватья

VOICE
Круизы: новая глава Круизы: новая глава

Rei — проект 196‑метровой круизной яхты от конгломерата Viken Group

Y Magazine
Превратить экранное время в деньги: как поколение альфа зарабатывает в смартфонах Превратить экранное время в деньги: как поколение альфа зарабатывает в смартфонах

Дети и подростки, которым исполняется около 15 лет, уже зарабатывают деньги

Forbes
Люди, традиции, поговорки и преступления Люди, традиции, поговорки и преступления

Из чего Льюис Кэрролл создал «Алису в Стране чудес»

Weekend
В России художник — пророк В России художник — пророк

Что и как видит художник и зачем вообще нужны искусствоведы

Монокль
Банановые перспективы российских субтропиков Банановые перспективы российских субтропиков

Инвесторы хотят импортозаместить экзотические фрукты

Агроинвестор
Рабби Давид из люфтваффе Рабби Давид из люфтваффе

В 2019 году Бундестаг одобрил введение в Германии военного раввината

Дилетант
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
Илья Перфильев: «Фокус на персонал – основа новой философии компании» Илья Перфильев: «Фокус на персонал – основа новой философии компании»

Об актуальных профессиях и работе с молодыми специалистами

Ведомости
«Снимаешь парик и чувствуешь себя голой»: как живут женщины с алопецией «Снимаешь парик и чувствуешь себя голой»: как живут женщины с алопецией

Истории женщин, которые научились жить с алопецией и помогают другим

Forbes
Что нужно помнить о DDoS-атаках и как от них защититься? Объясняет эксперт! Что нужно помнить о DDoS-атаках и как от них защититься? Объясняет эксперт!

DDoS-атаки — орудие самых злостных хакеров. Как защитить свои устройства?

ТехИнсайдер
Передвижники и императорская власть Передвижники и императорская власть

Как передвижники получили признание императора Александра III

Знание – сила
Через санкции к росту Через санкции к росту

Как российская экономика ищет способы сотрудничества с глобальными игроками

Эксперт
Оригами-робота научили прижимать ноги и ходить по-крабьи Оригами-робота научили прижимать ноги и ходить по-крабьи

Инженер из Германии разработал четвероногого оригами-робота Fold Walker

N+1
Зазеркалье времени: лучшие экранизации «Алисы в Стране чудес» — от немого кино до голливудского фэнтези Зазеркалье времени: лучшие экранизации «Алисы в Стране чудес» — от немого кино до голливудского фэнтези

Самые значимые экранизации «Алисы»: как каждая из них отражает свое время

Правила жизни
На Марсе будут расти дома: ученые придумали способ, который решит проблему колонизации На Марсе будут расти дома: ученые придумали способ, который решит проблему колонизации

Как строить из того, что предлагает сам Марс?

Inc.
Ольга Варцева: «Далеко не каждая книга выдерживает перечитывание» Ольга Варцева: «Далеко не каждая книга выдерживает перечитывание»

«Прежде чем идти к психологу, почитайте чью-нибудь автобиографию»

Ведомости
Посвящено Беатриче Посвящено Беатриче

Данте обнаружил, осознал, как мало он знает

Наука и жизнь
Открыть в приложении