СОЕДИНЕНИЯ НЕОЖИДАННЫЕ
И МНОГООБЕЩАЮЩИЕ…

Приход ноября Институт неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН ознаменовал проведением международной конференции «Новые границы современной координационной химии». Что включает в себя понятие «новые границы», в чем состоит его суть — об этом и пойдет беседа с председателем Оргкомитета конференции, заведующим лабораторией ИНХ, доктором химических наук Владимиром ФЕДОРОВЫМ.

— Координационная химия — наука давняя, основные законы которой были сформулированы крупным ученым Вернером, — отметил Владимир Ефимович. — Уместно отметить, что российские ученые внесли в этот раздел химии очень большой вклад. Однако координационная химия непрерывно развивается, зачастую выходя на направления совершенно неожиданные, за границы классических представлений. Одним из таких ответвлений координационной химии являются кластерные соединения.

В рамках классической координационной химии рассматривались моноядерные комплексы — соединения, содержащие металлический центр (ион металла), окруженный различными анионами или нейтральными молекулами (лигандами). В кластерных соединениях вместо одного иона металла находится группа ковалентно связанных металлов. Такую группу из атомов металла и называют металлокластером. Изучение реакций и свойств подобных соединений составляет предмет кластерной химии.

Сегодня кластеры уже не являются редкостью или экзотикой, их интенсивно изучают во многих лабораториях мира, накоплена масса любопытнейшей информации, есть все основания ожидать новых «открытий чудных». Возможности современного синтеза столь велики, что чуть ли не ежедневно химики сообщают об открытии новых, еще вчера неизвестных миру соединений с необычной стехиометрией, кристаллической структурой и удивительными свойствами.

Если бы сегодня Д. И. Менделеев взялся составлять свою знаменитую Периодическую систему элементов (такая таблица обязательно висит в любой химической лаборатории), он попросту не смог бы справиться с таким огромным и разнообразным материалом, систематизировать его и расставить элементы в предсказательные ряды. Ведь когда ученый открывал Периодический закон, были известны более-менее простые, наиболее характерные, типичные соединения. Особую роль в систематизации свойств элементов сыграли соединения высших степеней окисления. Их классификация поддавалась определенной логике. Химия сегодняшнего дня чрезвычайно сложна, разнообразна, неожиданна, непредсказуема. В полной мере это относится к химии кластерных соединений. Здесь не может быть застывших форм, шаблона. Появляются новые оригинальные синтетические подходы к получению самых сложных полиядерных координационных соединений, которые открывают новые горизонты не только перед химией, но и перед другими разделами науки и технологиями, где могут найти применение подобные сложные материалы. Именно поэтому на нашей конференции и был сделан главный акцент на всем том, что появляется и создается в новых границах современной координационной химии.

— Можно предположить, что главное внимание на конференции было обращено на фундаментальные проблемы?

— В любом исследовании, по-видимому, всегда можно различить две ипостаси: проблемы фундаментальные, как правило, рассматриваются с прицелом на полезность в перспективе того или иного объекта, возможности его конкретного применения. Оба подхода были в центре внимания участников конференции. Однако можно было заметить, что отечественные докладчики больше освещали результаты фундаментальных исследований. Наше традиционное мировоззрение строится на представлении, что Академия наук должна уделять основное внимание именно фундаментальной стороне разрабатываемой проблемы. С этого обычно мы и начинаем. В ходе детальных исследований можно обнаружить практические «выходы», после чего начинается проработка прикладных аспектов.

У иностранцев, особенно у японцев и корейцев, как известно, другой подход. Чаще всего они начинают углубленно изучать те материалы, которые проявили себя с практической стороны, чтобы извлечь еще больше пользы.

— Иными словами, вы идете «от печки», а иностранные коллеги — к ней?

— И тем не менее, все мы прекрасно понимаем, что основа знаний — наука фундаментальная, она обеспечивает крепкий фундамент приложений и их эффективность.

Японцы представили участникам конференции координационные комплексы, демонстрирующие многоэлектронные обратимые процессы окисления-восстановления. Речь шла о комплексах, которые, как говорят химики, способны к редокс-превращениям, то есть, реакциям, в которых по ходу окислительно-восстановительных превращений вещество отдает или принимает электроны. Синтезированы трехъядерные кластерные олигомерные комплексы рутения, способные обратимо и последовательно отдавать или принимать один, другой, третий электрон; и так — до 22 электронов. Если же из подобных комплексов собрать дендример третьей генерации, то такая система может обратимо передавать 66 электронов в три стадии. Это фантастический результат, поскольку обычные координационные соединения характеризуются одно-двух-электронными превращениями. Доклад об этой совершенно необычной работе, сулящей хорошие перспективы для практической реализации, сделал профессор университета Тохоку г-н Ито, председатель Японского химического общества.

— И где могут пригодиться подобные комплексы?

— Они перспективны в электронике, в частности, молекулярной электронике, при создании определенных устройств, способных работать на окислительно-восстановительных эффектах — ведь это процессы с участием электронов.

— Владимир Ефимович, вашу конференцию не назовешь особо масштабной по количеству участников и кругу обсуждаемых проблем. Она так и задумывалась?

— Именно! Мы не ставили задачи объять необъятное. Конференцию скорее можно назвать локальной. Мы пригласили конкретных специалистов, занимающихся современными аспектами координационной химии — 6 японцев, 3 корейцев и француза. Со всеми ими у Института неорганической химии установились прочные деловые и дружеские отношения. Мы очень хорошо понимаем друг друга. С большинством из приехавших на конференцию профессоров есть совместные статьи, опубликованные в престижных научных журналах. С корейскими коллегами уже выполняются совместные научные проекты. Подготавливаем проекты с японцами и французами.

Конференция — это не только обмен идеями, информацией. Это и замечательный способ поддерживать и укреплять завязавшиеся отношения. Известно, что научные исследования сегодня, пожалуй, как никогда ранее, требуют больших затрат, ведения исследований на совершенном оборудовании нового поколения, коего в отечественных лабораториях зачастую нет. Иностранные коллеги предоставляют нам такие возможности. Сотрудники ИНХа могут подолгу работать у них, продолжая начатые «дома» исследования. В таком режиме были получены и исследованы многие комплексы, о которых мы так подробно говорили на нынешней конференции. Целый ряд докладов был сделан в соавторстве с нашими партнерами.

— Как Институт неорганической химии выглядел на фоне других участников?

— Весьма убедительно. Наших докладов было половина от общего числа, и уровень их не вызывал сомнений. Следует отметить, что российская наука в области координационной химии вообще занимает лидирующие позиции, хорошо известны среди специалистов и достижения сибиряков. В области кластерной химии не один год активно работают две лаборатории ИНХ — директора института профессора Владимира Федина и моя. В синтезе новых оригинальных кластерных соединений, можно сказать без ложной скромности, мы преуспели больше зарубежных коллег.

— Какими работами, как заведующий лабораторией, вы лично можете гордиться?

— Проведены совершенно оригинальные исследования по кластерам рения — металла, недостаточно изученного на настоящий день. Химия его сложна, работы с рением дорогостоящи. Лаборатория в изучении рения во многих отношениях стала первопроходцем, пионером. Это отмечалось и на данной конференции. Недавно в престижнейшем международном химическом журнале с высоким рейтингом, попасть на страницы которого — большая честь, опубликована наша научная статья, посвященная синтезу новых кластерных халькоцианидных соединений, содержащих в своем составе 12 атомов рения, да еще с включенным между двумя октаэдрами рения атомом углерода.

— Такой структуры не существовало прежде?

— Она открыта впервые. Соединение обладает оригинальным составом, архитектурой, свойствами.

Другое интересное направление развивается в лаборатории проф. В. Федина. Исследователи этой лаборатории изучают взаимодействия между большими молекулами, включая кластерные комплексы и оригинальные органические молекулы, такие как кукурбитурилы. Такие взаимодействия, которые характеризуются тонкой наладкой межатомных связей, представляют предмет супрамолекулярной химии. Несмотря на юный возраст подобных исследований, здесь уже получен богатый материал, порой довольно неожиданный. На эту тему профессор Федин прочел интересную часовую лекцию.

— Владимир Ефимович, можно ли назвать выступление, на которое отреагировал каждый участник?

— Поскольку мы собрали специалистов, настроенных на одну волну, то каждое выступление содержало информацию, которая, по моему убеждению, была востребована коллегами. Выше я уже отмечал сообщение профессора Ито о многоэлектронных редокс-превращениях в кластерных комплексах. Можно упомянуть также доклад профессора Ямашита, который я бы назвал концептуальным. Он считает, что XXI век будет веком фотоники. Электроника в общем-то исчерпала свои возможности. В последние годы шел стремительный процесс миниатюризации электронных устройств, исходя из задач увеличения скорости и объемов передачи информации. Сегодня возможности электронных устройств подошли к физическому пределу. Следующий шаг будет сделан в области фотоники, и задачи будет решать уже свет. Фотонике тоже потребуется молекулярный дизайн, строительство из отдельных молекул «запрограммированных» конструкций, которые будут работать на передачу информации с помощью света. Профессор нарисовал просто захватывающие перспективы, открывающиеся возможности, четко и красиво сформулировал задачи исследователей в этом направлении. По сути, речь идет о выработке нового направления в области химии.

— Владимир Ефимович, помнится, одно время вы увлеченно занимались сверхпроводниками, и лаборатория ваша называлась «химии сверхпроводников». Лет десять назад информация о них буквально заполняла страницы газет, столько надежд связывали с новыми сверхпроводниками…

— Мы продолжаем заниматься сверхпроводниками, правда, не столь активно, как прежде. Но приоритет в настоящее время — кластерная химия. Сверхпроводники, скажем так, не обнаружили тех выдающихся свойств, которые от них ожидали.

— В чем сверхпроводники не оправдали ожиданий?

— Прогнозы позволяли надеяться, что они будут широко использоваться в практике, в реальной жизни. Все думали — теперь начнем работать при азотных, а не гелиевых температурах, отступят многие технические сложности, сверхпроводники станут доступными и совершат технический переворот. Однако оксидные сверхпроводники оказались «капризными», их природа не позволила так просто использовать эти керамические материалы в технических устройствах: слишком низкое значение плотности критического тока сводит на нет преимущества по другим параметрам. С такими сверхпроводниками можно работать в вариантах тонких пленок или монокристаллов, где получаются высокие сверхпроводящие характеристики. А к более широкой «повседневной» жизни, о чем мечталось, они оказались не приспособлены.

— Вернемся к конференции. Научные форумы с такой тематикой традиционны?

— Конкретно по данной проблеме собрались второй раз. Первая конференция состоялась в Японии в Хоккайдском университете г.Саппоро, ее организатором выступил профессор Сасаки. Я был приглашен на эту конференцию и выступил там с докладом. На конференции решили, что будем собираться и впредь. Сразу прозвучало пожелание следующую встречу организовать в Новосибирске, что и было осуществлено. Все, кого пригласили, с удовольствием приехали — в Сибири из них не был никто.

— Конечно, увезли с собой самые лучшие впечатления?

— Как и все приезжающие в Академгородок гости, они были восхищены добротой и приветливостью людей, высоким уровнем исследований сибирских ученых. Убедились: все, что пишут о здешних местах — истинная правда.

— Культурная программа, предложенная сибиряками, была как всегда на высоте?

— Да уж постарались мы! Программа была полноценной, насыщенной, сбалансированной. Мы все вместе даже сходили в театр. Чтобы окончательно очаровать гостей, показывали то лучшее, чем славится Академгородок и город Новосибирск. Думаю, данное обстоятельство сыграло не последнюю роль, когда речь зашла о выборе места проведения следующей конференции. Все иностранные гости захотели снова приехать в Сибирь.

— Знай наших!

Л. Юдина
Фото  В. Новикова

стр. 6