Система элементов

XX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии

Ученые со всего мира, обсудив актуальные проблемы химии и смежных дисциплин на ХХ Менделеевском съезде в Екатеринбурге, говорят о необходимости ускорения коммерциализации результатов фундаментальных исследований и совершенствовании законодательной базы в вопросах интеллектуальной собственности

Химики всех стран, объединяйтесь! — с таким призывом обратился к делегатам XX Менделеевского съезда по общей и прикладной химии один из пленарных докладчиков профессор Алекс Тропша из США и был поддержан членом-корреспондентом РАН
Натальей Тарасовой, возглавляющей Международный союз по теоретической и прикладной химии (IUPAC), под эгидой которого проходил форум. По ее словам, Менделеевские съезды относятся к числу наиболее крупных и известных в международном химическом сообществе «объединительных» событий — форумы подобного масштаба могут себе позволить только США, Великобритания и Китай. Юбилейный съезд собрал этой осенью в международном выставочном центре «Екатеринбург-ЭКСПО» 1900 делегатов из 38 стран (из них 30 — дальнее зарубежье), в том числе 700 молодых исследователей. Программа включала девять пленарных, 94 секционных заседания, три симпозиума, десять круглых столов, научно-промышленную выставку, а также сателлитные мероприятия и турнир для школьников «Chemical challenge».

Менделеевские съезды проходят уже более ста лет с 1907 года, со времени смерти автора периодической системы. Это, вероятно, единственный научный форум, преодолевший все перипетии российского и советского прошлого. В 1960 — 1980-е годы форум побывал кроме Москвы и Ленинграда в столицах союзных республик Алма-Ате, Минске, Баку, Ташкенте, а после распада Союза окончательно вернулся в Россию. Нынешний съезд (его организаторами выступили Российская академия наук, Уральское отделение РАН, ФАНО России, министерство образования и науки РФ, Уральский федеральный университет, правительство Свердловской области, Российское химическое общество имени Менделеева, РФФИ, Национальный комитет российских химиков и Российский союз химиков) отличали беспрецедентно широкий тематический охват и выраженная материаловедческая составляющая. В том числе металлургическая: к ней Дмитрий Иванович Менделеев имел прямое отношение. В его огромном наследии есть трехтомный труд «Уральская железная промышленность в 1899 году» — результат известной менделеевской экспедиции в этот край с оценкой его экономического потенциала и рекомендациями по развитию. Одним из девизов съезда стали слова Менделеева: «Вера в будущее России, всегда жившая во мне, прибыла и окрепла от близкого знакомства с Уралом…». Вице-президент РАН, председатель Уральского отделения Валерий Чарушин на торжественном открытии форума напомнил, что создатель Периодической таблицы был одним из лауреатов «русской Нобелевки» — уральской по происхождению научной Демидовской премии, поэтому место проведения юбилейного съезда выбрано вполне закономерно.

Лауреат Нобелевской премии Дан Шехтман на встрече в УрФУ говорил о пяти условиях для появления высокотехнологичных стартапов: «Во-первых, дать хорошее образование каждому, включая жителей небольших городов и деревень. Во-вторых, хорошее научное и инженерное образование в университетах. В-третьих, господдержка. В-четвертых, свободная рыночная экономика, встроенная в мировую. И, в-пятых, отсутствие коррупции, она должна быть сведена к минимуму в каждой стране, включая Россию»

Пленарный парад

Первым аккордом пленарной сессии, двадцать докладчиков которой представляли практически все континенты планеты, за исключением разве что Австралии и Антарктиды, стало выступление нобелевского лауреата профессора Даниэля Шехтмана (Технион, Хайфа; Университет Айовы, США). Открыв в 1982 году квазипериодические кристаллы, он совершил без преувеличения революцию в кристаллографии. Согласно традиционным представлениям, кристаллы могли быть только упорядоченными и периодическими, что подтверждалось огромным массивом экспериментальных данных. Неудивительно, что открытие кристаллов с квазипериодической структурой не было принято научным сообществом сразу. Шехтмана называли «квазиученым», отказывались публиковать его работы, однако он последовательно в течение десяти лет доказывал свою правоту. В результате в 2011 году получил высшую научную награду, причем Нобелевский комитет констатировал, что «его открытия заставили ученых пересмотреть свои представления о самой природе материи». Профессор Шехт­ман встретился также со студентами УрФУ
и заслужил бурные аплодисменты за советы «как получить нобелевку».

Профессор Сергей Дмитриев (Объединенный институт ядерных исследований, Дубна) рассказал историю пополнения таблицы Менделеева сверхтяжелыми элементами с атомными номерами 113 — 118. По его словам, синтез новых элементов по масштабу сопоставим с атомным проектом, поэтому в эти «игры» играют только развитые страны. Партнеры российских ученых — американские коллеги из Ливерморской национальной лаборатории (Калифорния) и Национальной лаборатории Окридж (Теннеси). Кстати, никакие санкции на это сотрудничество не распространяются. Российско-американской группой в последние годы синтезированы пять новых элементов: с 114-го по 118-й. Два из них уже получили названия: 114-й — флеровиум в честь академика Г.Н. Флерова, одного из основателей института в Дубне, 116-й — ливермориум. 115-й элемент предложено назвать московием, 117-й — теннесином (в честь штата Теннеси), 118-й — оганессоном в честь научного руководителя лаборатории ядерных реакций ОИЯИ академика Ю.Ц. Оганесяна. Окончательное решение будет принято Международным союзом теоретической и прикладной химии в ближайшее время.

Гармонично вписался в концепцию съезда доклад президента РАН академика Владимира Фортова, специалиста в области химической физики и экстремального состояния вещества. Понимание поведения материи при всех ее трансформациях вплоть до ультравысоких концентраций энергии определяет не только конкретные физические модели, но и общие мировоззренческие концепции современного естествознания. Докладчик представил в частности результаты экспериментов российских и зарубежных ученых, проведенных в ближней зоне подземного ядерного взрыва, где из-за перекрытия электронных оболочек элементов традиционные физика и химия «заканчиваются». Более того, теоретики предсказывают, что в обозримой перспективе могут быть обнаружены химические элементы, не вписывающиеся в таблицу Менделеева, то есть наступит «конец периодической системы». Что, впрочем, вовсе ее не отменяет, при этом невероятно расширяет границы познания — так же как квантовая механика не отменила ньютоновскую.

Президент РАН академик Владимир Фортов (слева) и вице-президент РАН, председатель Уральского отделения РАН академик Валерий Чарушин говорили на открытии съезда о развитии междисциплинарных научных проектов, особенно в сфере ОПК и энергетики. Однако, подчеркнул президент РАН, в целом процесс внедрения новых технологий в РФ пока идет тяжело

Директор Института проблем химической физики РАН академик Сергей Алдошин рассказал о современных тенденциях в исследованиях мономолекулярных магнитов, а профессор Джоэль Миллер (Университет Юты, США) — об органических магнитных материалах, синтезированных несколько десятилетий тому назад.

Специалист в области супрамолекулярной химии профессор Мир Вайс Хоссейни (Страсбургский университет, Франция) представил разработанную им и его командой новую стратегию конструирования и исследования молекулярных кристаллов, названную молекулярной тектоникой. Супрамолекулярная химия, которой был посвящен симпозиум в рамках съезда, — одно из новейших и бурно развивающихся междисциплинарных направлений, основоположником которого стал нобелевский лауреат Жан-Мари Лен (1987). И в нынешнем году Нобелевскую премию по химии за разработку и создание молекулярных машин получили специалисты в этой области Жан-Пьер Соваж, Бернард Феринга и Джеймс Фрейзер Стоддарт.

Профессор Алекс Тропша (Университет Северной Каролины, США) представил новую область теоретической и вычислительной химии — хемоинформатику, позволяющую на основе компьютерных моделей прогнозировать свойства химических соединений, в частности их биологическую и токсическую активность. Обсуждение этой тематики продолжилось в рамках симпозиума «От эмпирической к предсказательной химии».

Крупнейший специалист в области аналитической химии и масс-спектрометрии профессор Грэхэм Кукс (Университет Пердью, США) обрисовал перспективы развития этой отрасли знания, в том числе практические. Профессор Пол Ворсфолд (Университет Плимута, Великобритания) доложил о результатах исследования состава воды Мирового океана, в частности содержания в ней железа, кобальта, цинка, алюминия, которые участвуют в глобальном круговороте углерода и оказывают существенное влияние на климат Земли.

Роли химии в газовой отрасли страны и ожиданиям специалистов от химической науки был посвящен доклад члена правления и начальника департамента ПАО «Газпром» доктора технических наук Олега Аксютина. Крупнейшая энергетическая компания мира является не только потребителем, но и производителем химической продукции. Всегда есть и будут проблемы, решение которых требует активного участия ученых — это разработки новых материалов, реагентов, инновационных технологий добычи газа и нефти, их транспортировки, хранения и переработки. Газпром постоянно сотрудничает с институтами РАН, другими научными организациями в фундаментальной и прикладной областях и всегда рассчитывает на взаимный эффект.

Завершил пленарную сессию съезда академик Олег Чупахин (Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН), представивший совместный с академиком Валерием Чарушиным доклад об открытии реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода. Когда-то многие химики-органики считали их невозможными, а сегодня они не только вошли во все учебники по органической химии и были признаны фундаментальным свойством ароматических соединений, но и способствовали изменению самой логики органического синтеза. Новая синтетическая методология оказалась исключительно плодотворной, позволив конструировать вещества самых разнообразных классов и при этом отказаться от процессов, связанных с использованием агрессивных реагентов. Это своего рода покаяние химиков-органиков, которые изрядно загрязнили нашу планету, но теперь получили возможность следовать принципам зеленой химии.

Дискуссионный формат и практический выход

Дальнейшая детализация химической картины мира, представленной пленарными докладчиками, происходила на секционных заседаниях, в рамках сателлитных симпозиумов и конференций. Секция, посвященная фундаментальным проблемам химической науки, стала одной из самых востребованных, ведь именно уровень фундаментальной химии определяет развитие современных химических технологий, их экономичность и экологическую безопасность, а ее достижения находят применение в фармацевтике, медицине, энергетике, оборонной промышленности и других отраслях, составляющих основу национальной безопасности страны.

В работе «металлургической» секции приняли участие не только специалисты из Израиля, Китая, Японии и многих других стран, но и представители крупных российских предприятий — УГМК, Трубной металлургической компании. Благодаря этому, как отметил советник РАН академик Леопольд Леонтьев, много лет возглавлявший Институт металлургии УрО РАН, активизировались контакты ученых и производственников. Так, уральский ИМет и московский Институт металлургии и металловедения имени А.А. Байкова договорились с питерским предприятием «Прометей» о продолжении сотрудничества в производстве оригинальной азотистой стали.

Президент РХО им. Д.И. Менделеева академик Аслан Цивадзе, сопредседатель секции, посвященной химическим аспектам альтернативной энергетики, убежден, что исследования в этой области инициируют развитие междисциплинарных связей, создают предпосылки для возрождения малотоннажной химии и в конечном итоге способствуют переходу от сырьевой экономики к инновационной. А другой сопредседатель этой секции, научный руководитель Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН доктор химических наук Юрий Зайков полагает, что помимо пленарных и секционных заседаний очень продуктивным оказалось «камерное» общение в стенах институтов, которые посетили делегаты съезда.

Инновационные подходы к созданию лекарственных препаратов обсуждались на секции медицинской химии. Эта область химической науки, в которой успешно работают ученые УрО РАН, прежде всего из Института органического синтеза им. И.Я. Постовского и Института химии Коми НЦ, переживает революционные изменения. Если раньше потенциально биоактивное вещество выделялось из природных источников или синтезировалось, а затем проходило тестирование, то сегодня актуальны априорная компьютерная оценка параметров будущего лекарства и его структурный дизайн. Острая необходимость возрождения отечественного аналитического приборостроения была отмечена на секции аналитической химии, в которой приняли активное участие специалисты Института химии твердого тела УрО РАН.

В рамках съезда прошли 15-я российско-израильская конференция по материаловедению, российско-французский симпозиум в честь полувекового юбилея сотрудничества двух стран в области химии и материалов, состоялись круглые столы, посвященные развитию аддитивных технологий, компьютерному моделированию в химии, биохимии и молекулярной медицине, практическому применению достижений уральской химической школы в медицинской практике.

Особое внимание было уделено химическому образованию, и не только в нашей стране. Обсуждение шло в рамках одноименной секции, собиравшейся на площадках Уральского федерального университета, и нескольких круглых столов, в том числе с участием представителей всех пяти стран БРИКС. Это позволило сравнить разные практики в области воспитания исследователей, сопоставить опыт. В Китае, например, после перестройки научно-образовательной сферы пошли по пути стимулирования исключительно одаренных, в Бразилии более консервативная система, в России по-прежнему очень сильна вузовско-академическая интеграция. Профессор Тебелло Ниоконг (Университет Родса, ЮАР) заявила, что власти ее страны готовы создать такую среду, чтобы в каждой семье мог появиться свой Менделеев. А педагоги екатеринбургских школ предложили начинать знакомство детей с этим предметом уже с первых классов и увеличить число уроков химии для старшеклассников.

В МВЦ «Екатеринбург-ЭКСПО» состоялась первая в истории Менделеевских съездов выставка «Химия: наука, промышленность, образование 2016». Экспонентами стали предприятия химической отрасли, производители и поставщики химического оборудования и реактивов, разработчики программного обеспечения, индустриальные и технологические парки, научно-внедренческие и научно-исследовательские организации, вузы и, конечно же, институты УрО РАН. Промышленники, использующие или планирующие использовать инновации, активно общались с их разработчиками. Смысл этого общения сформулировал на совещании с директорами уральских институтов руководитель ФАНО России Михаил Котюков: «Больше контактов — больше контрактов». А академик Чарушин на открытии вернисажа процитировал заводчиков Демидовых «Acta non verba — делами, а не словами».

Менделеевский период

В проекте резолюции съезда, представленном академиком Сергеем Алдошиным, констатировано, что «дальнейшее развитие химической науки и промышленности, химического образования и смежных отраслей, с учетом их значимости и потенциальных возможностей, требуют принятия неотложных мер по ускорению коммерциализации результатов фундаментальных исследований и совершенствованию законодательной базы в вопросах интеллектуальной собственности». Необходимы также приток инвестиций, обновление технологий и инженерного обеспечения, использование современных и оптимальных подходов к подготовке и переподготовке кадров, расширение привлечения талантливой молодежи в химическую науку и промышленность, усиление ее социальной поддержки. Особо отмечена роль принципов «зеленой химии» при создании новых технологий. По каждой позиции съезд дает конкретные рекомендации научному сообществу, властям, реальному сектору экономики.
 
Следующий Менделеевский форум намечено провести в 2019 году в Санкт-Петербурге, посвятив его 150-летию Периодической системы и такому же юбилею Российского химического общества. Кроме того, решено обратиться в МИД РФ и международные организации с предложением объявить 2019-й Международным годом Периодической таблицы химических элементов.