Быть на волне актуальных изменений в академической сфере, открывать новые горизонты, выходить на топовые позиции в отраслевых (предметных) рейтингах QS World University Rankings – все это составляющие успеха ведущего вуза Южного Урала.
В контексте реализации программы 5-100 ЮУрГУ кардинально изменил свою структуру, и продолжает совершенствоваться. В Университете открываются инновационные лаборатории и центры международного уровня. В рамках одного из наиболее перспективных научных направлений в вузе – Materials Science & Chemistry – планируется создание материаловедческого химического кластера, обеспечивающего вхождение и продвижение ЮУрГУ в одноименном (отраслевом) предметном рейтинге QS Materials Science: Chemistry.
О перспективах создания кластера, организации междисциплинарного семинара ИЕТН, опыте других вузов в организации подобных научных платформ и перспективах развития проектного обучения на базе кластера мы беседуем с руководителем направления проектного обучения «Безреагентная (фотокаталитическая) очистка воды от трудноокисляемых загрязнений», деканом химического факультета, директором НОЦ «Нанотехнологии», заведующим кафедрой экологии и химической технологии, доктором химических наук Вячеславом Авдиным.
– Какие проекты в перспективе должны войти в структуру научного направления Materials Science: Chemistry?
– Проектов много, все они несколько разнородны и имеют междисциплинарный характер: в них задействован не только Институт естественных и точных наук, и не только химический факультет, хотя связующее звено для всех проектов – химики. Один из наиболее интересных и заслуживающих внимания – проект, направленный на получение новых материалов для фотоники и спинтроники. В настоящее время по нему мы проводим исследования в рамках международной коллаборации. В основе финансирования проекта – грант Российского научного фонда в размере 40 млн рублей. Изначально срок реализации гранта – три года, в настоящее время проект продлен еще на два года. Руководит международным научным проектом докт. хим. н., профессор, заведующий лабораторией полисераазотистых гетероциклов Института органического синтеза РАН (Москва) Олег Ракитин. Руководитель от ЮУрГУ – канд. хим. н. Олег Большаков. Также в коллаборацию входит Университет Эдинбурга (University of Edinburgh) и Физический институт РАН (г. Москва).
– В чем основная цель и преимущества этого проекта?
– Суть проекта – в получении материалов на основе новых органических полупроводников. Напомню, что полупроводники – это основа радиодеталей (радиоэлементы), изобретенные в середине прошлого века. Полупроводники пришли на замену радиолампам, что позволило уменьшить габариты конструкции и увеличить её производительность. Постепенно усовершенствование полупроводников способствовало появлению компьютеров. Первые полупроводники создавались на основе германия, затем – на основе кремния. Современные полупроводники изготавливают на основе органических соединений. Одним из лидеров в этом направлении является Международная Лаборатория халькогеназотсодержащих гетероциклов. Результаты исследований лаборатории представлены в ряде научных статей. Коллектив ученых под руководством Олега Ракитина активно публикуется в зарубежных научных журналах. Их статьи активно цитируются международным научным сообществом. Только с 2017 по 2018 год индекс Хирша проф. О.А. Ракитина повысился на три единицы, и стал равен 21. Можно отметить, что научный коллектив под его руководством – сегодня безусловный лидер направления «Materials Science» в ЮУрГУ. Лаборатория халькогеназотсодержащих гетероциклов дает наибольший прирост по цитируемости.
Ещё один лидер направления «Materials Science» – Международная Лаборатория многомасштабного моделирования полифункциональных соединений, созданная при поддержке проекта 5-100. Один из главных проектов международной Лаборатории многомасштабного моделирования многокомпонентных функциональных материалов ЮУрГУ – междисциплинарное исследование свойств химических связей и межмолекулярных взаимодействий, находящееся на стыке химии, физики и информатики.
Руководит лабораторией Артём Масунов (PhD, профессор Университета Центральной Флориды, США). Руководитель от нашего университета – докт. хим. н., доцент Екатерина Барташевич. Лаборатория демонстрирует высокие результаты, отраженные в публикационной активности, в большом количестве высокорейтинговых, хорошо цитируемых публикаций по тематике моделирования полифункциональных соединений. Результаты совместного исследования Екатерины Барташевич и профессора Владимира Цирельсона (Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева) по теме характеризации химических связей в феврале 2018 года опубликованы в высокорейтинговом научном издании «Journal of Computational Chemistry» (Топ-10 по международным базам данных Web of Science и Scopus).
Также в числе лидеров по уровню публикаций научное направление – Безреагентная фотокаталитическая очистка воды от трудноокисляемых загрязнений. Исследования проводятся в рамках международной коллаборации с Университетом Овьедо (Испания) и реализуются в ЮУрГУ в рамках проектного обучения.
.JPG)
В составе международной коллаборации работают два наших выпускника – Игорь Кривцов и Марина Илькаева. Они окончили ЮУрГУ, защитили здесь кандидатские диссертации. В Университете Овьедо они защитили диссертации PhD по этой же тематике. Степень PhD дает право претендовать на европейские гранты. Коллаборация занимается получением и исследованием свойств новых фотокатализаторов.
Фотокатализаторы – это вещества, которые позволяют осуществлять сложные химические превращения. Они значительно ускоряют химическую реакцию, что в ряде случаев делает её в принципе возможной (некоторые реакции не протекают из-за чрезвычайно малой скорости).
Есть еще две научные группы, которые я не могу обойти вниманием. Это проектная группа под руководством докт. хим. н. профессора Владимира Шарутина, занимающаяся получением элементоорганических соединений. За прошлый год эта научная группа также демонстрирует высокий прирост в цитировании: так индекс Хирша профессора Шарутина продемонстрировал прирост в цитировании на две единицы. Элементоорганические соединения, изучением которых занимается группа Шарутина, – находят применение по широкому спектру направлений. Это и биологически активные материалы, и катализаторы. Конёк этой группы – синтез новых, ранее никем не полученных материалов, и изучение их структуры. Открытые Владимиром Шарутиным реакции окисления и фенилирования спиртов и фенолов фенильными производными сурьмы и висмута послужили началом использования указанных производных в тонком органическом синтезе. Отдельного внимания заслуживает проектная группа под руководством докт. хим. н., профессора Дмитрия Кима. Группа занимается изучением синтеза органических и гетероциклических соединений. По этому направлению регулярно защищаются кандидатские диссертации. Научная группа профессора Кима воспитывает для ЮУрГУ и других университетов перспективных молодых ученых.
– О каких новых научных направлениях вы могли бы рассказать подробнее?
– Одно из недавно появившихся перспективных научных направлений больше относится к экологии, чем к материаловедению. Это биоиндикация состояния окружающей среды. Нужно отметить, что ученые этой группы уже вышли в топ цитирований по ЮУрГУ! Эта тема актуальна не только для нашего города, но и для всех городов, на территории которых есть крупные промышленные предприятия.
К лидерам материаловедческого направления в университете относится и такое перспективное направление, существующее в политехническом институте, как исследование функциональных свойств магнитных материалов, таких как гексаферриты (гексогональные ферриты М типа). Эти материалы способны поглощать электромагнитное излучение в широком диапазоне. В состав научной группы канд. техн. н., доцент, зав. лабораторией роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Дениса Винника входит канд.физ.-мат. н. постдок Алексей Труханов. Прирост индекса Хирша в научной группе под руководством Дениса Винника составил 4 единицы в год, и сегодня равен 11.
Научная группа под руководством инженера-исследователя НОЦ «Нанотехнологии», канд. хим.н. Дмитрия Жеребцова разрабатывает инновационные композитные материалы на основе различных соединений, в том числе, красителей. Эту научную группу также отличает высокая публикационная активность и качественные показатели цитируемости. К числу участников будущего научного кластера Materials Science: Chemistry также относится межуниверситетское направление, реализуемое в лаборатории «Функциональные материалы» под руководством докт. физ.-мат.н. Сергея Таскаева. В коллаборации с университетами Дармштадта, Севильи и др. ученые этой лаборатории только в 2018 году опубликовали 65 статей в Scopus, из которых 43 – в ТОП-25%! Исследования посвящены синтезу новых магнитных материалов с заданными свойствами, синтезу новых материалов с эффектом памяти формы и термоэлектрическим эффектом. Объединение всех этих научных направлений в материаловедческий химический кластер в перспективе должно обеспечить вхождение и продвижение ЮУрГУ в (отраслевом) предметном рейтинге QS Materials Science: Chemistry.
– Использовался ли опыт других вузов при планировании химического кластера на базе химического факультета?
– Продумывая структуру и развитие научного направления Materials Science: Chemistry, мы активно используем опыт коллег. Очень интересен в этом отношении опыт ИТМО. Институт точной механики и оптики никогда не специализировался на химии, но в рамках Проекта 5-100 они приняли решение о необходимости развития химического кластера. Этот опыт в какой-то мере в ближайшем будущем планируем перенять и мы на площадке Химического факультета ИЕТН. Речь идет о химическом кластере, в рамках которого в ИТМО реализуется проектное обучение. В ИТМО реализуются проекты по созданию инновационных материалов (в том числе, катализаторов). Катализаторы в рамках проекта формируются (подгоняются) под определенные виды загрязнений. В проекты на основе конкурсного отбора приглашаются магистранты. Попасть в химический кластер ИТМО нелегко, туда берут только лучших!
Студенты учатся в магистратуре, выполняют проекты, при этом получая все компетенции, которые им необходимы для получения диплома и по итогам работы защищая магистерскую диссертацию. По окончании магистратуры они уже имеют одну – две (иногда три) высокорейтинговые публикации. С такими результатами для них открыта аспирантура как России, так и всего мира. Кроме того, для них открыты двери на высокотехнологичные предприятия химической отрасли. На площадке ЮУрГУ мы также планируем воплотить эту идею. В ИТМО нет основного учебного процесса (по химии), и им в каком-то смысле проще. В ЮУрГУ накоплен огромный опыт в области развития химии. Работающую модель ИТМО мы сможем реализовать на нашей площадке.
– В чем суть создания междисциплинарного семинара на базе ИЕТН? Почему потребность в нем возникла именно сейчас?
– Междисциплинарный семинар создан с целью выявления наиболее эффективных научных групп и поиска возможностей для их взаимодействия. Большинство специалистов в рамках Института естественных и точных наук – высококлассные профессионалы именно в своем направлении. Но чтобы совместно успешно развиваться дальше, нам всем необходима помощь коллег. Приведу простой пример. Нельзя сказать, что я совсем не знаю математику. Но решить систему дифференциальных уравнений я не возьмусь. Поэтому задачи, где это необходимо, я обхожу стороной. А они могут быть очень перспективными.
Помимо личных научных задач у всех нас есть общая задача – повышать уровень научной работы нашего института и университета в целом. Междисциплинарный семинар ИЕТН появился по инициативе директора нашего института –докт. физ.-мат. н. Алевтины Келлер. Я эту инициативу поддержал. В ходе встреч на междисциплинарном семинаре у нас с коллегами есть возможность обсудить темы на стыке наук, создать новые проекты и подготовить по ним совместные статьи, которые в дальнейшем будут опубликованы в топовых журналах, индексирующихся в базах данных Scopus и Web of Science.
В настоящее время по нашим совместным исследованиям математики сделали новый программный продукт. Одну совместную публикацию мы уже готовим. В ближайшее время мы получим ряд результатов, и начнем писать вторую статью. Я рассчитываю на журнал уровня минимум Топ-25! У междисциплинарного семинара большие перспективы развития. Совместные публикации ученых ИЕТН могут появиться сразу по нескольким смежным научным направлениям. Основная цель такой усиленной междисциплинарной работы – создание материаловедческого химического кластера, обеспечивающего вхождение и продвижение ЮУрГУ в предметном рейтинге Materials Science: Chemistry в QS.