В этом году научно-исследовательский институт химии ННГУ им. Лобачевского отмечает свой юбилей – ему исполняется 80 лет. За это время Институт стал настоящим драйвером роста Нижегородской области, где создаются новые технологии и решаются самые непростые задачи. Чем сегодня занимаются нижегородские химики и станет ли Нижний Новгород столицей химических наук, рассказали ученые журналистам во время экскурсии в Институте. Подробности – в материале в рамках авторского проекта «Homo Sapiens нижегородский».
Химия по-нижегородски
Научно-исследовательский институт химии сегодня - это совсем не про колбы, пробирки и тесные лаборатории. Специалисты работают в просторных кабинетах, оснащенных современным высокотехнологичным оборудованием.
Сейчас нижегородские химики делают упор на создании технологий для промышленности, в частности для предприятий Нижегородской области. Так, ежегодно институт заключает в среднем 500-600 контрактов на различные исследовательские работы. Среди партнеров – такие гиганты, как «Лукойл», «ГАЗ», «Росатом» и «Еврохим».
В центре внимания ученых – направления, связанные с промышленностью, представленной в регионе: это переработка сырья природного происхождения и микроэлектроника. При этом по многим химическим отраслям работа усилилась после начала спецоперации: российские компании столкнулись с западными санкциями и обратили внимание на отечественные разработки.
«Среди наиболее перспективных направлений, развитием которых занимается Институт сегодня, можно выделить следующие: разработка технологий получения высокочистых веществ для микроэлектроники, веществ, обладающих каталитической активностью, и веществ, предназначенных для решения проблем регенеративной медицины, а также технологий, связанных с переработкой химических компонентов, извлекаемых из древесины и нефти», - рассказал директор НИИ химии ННГУ Евгений Сулейманов.
Он также отметил, что сегодня Институт может посоревноваться с другими ведущими химическими школами России: к примеру, количество научных публикаций сопоставимо с Новосибирским госуниверситетом, на который равняются многие российские вузы. Также в прошлом году было зарегистрировано пять патентов и выпущено три монографии. Однако ставка в сегодняшней работе, подчеркнули химики, делается именно на сотрудничестве с другими вузами и компаниями.
Разработки для «гражданки» и СВО
Институт включает в себя 16 лабораторий, каждая из которых сосредоточена на отдельных направлениях исследований. В рамках экскурсии журналистам показали лишь две из них.
Первая – это лаборатория технологий получения веществ электронной чистоты. Здесь специалисты создают технологии для получения высокочистых веществ, которые затем можно применять в энергетике, электронике, оборонной промышленности. К примеру, сейчас нижегородцы ведут проект с ивановскими учеными, в котором они разрабатывают плащ с защитой от беспилотников. На материал нанесен термоэлектрик, который при ношении начинает вырабатывать теплоэнергию, тем самым согревая человека и защищая его от тепловизоров БПЛА.
«Мы сейчас анализируем этот материал, используя различные химические методы, а дальше будем на маленькие лоскутки ткани напылять химические соединения и смотреть, как они поглощают тепло», - пояснил заведующий лабораторией Андрей Воротынцев.
Кроме того, сотрудники лаборатории разрабатывают рецептуры и технологии производства вспомогательных химических соединений для создания полупроводниковых материалов. Одно из достижений, которым особенно гордятся химики, - это разработка трансдихлорэтилена (жидкость для хлорирования), который ученые сделали своими силами без грантовой поддержки. Создав это высокочистое вещество, через год они получили аттестацию на крупном предприятии, которое обеспечивает всю микроэлектронику России, и уже в ноябре 2023 года начали первые поставки по годовому контракту.
Большая работа ведется и в создании суспензий для полировки кремниевых пластин. Ранее крупные предприятия заказывали их из зарубежья, а после февраля 2022 года обратились к нижегородским химикам и заключили контракты на поставки таких суспензий.
«Сначала российские предприятия работали на американских суспензиях, чтобы пластины сделать ровными, потом каналы перекрыли, и они обратились к нам с вопросом, сможем ли повторить? Дали две суспензии. Одну мы сразу повторили, она легкая была, а вторую повторить не удалось – и мы сделали свое», - рассказал Андрей Воротынцев.
Сырье будущего и повторное использование СО2
Технологии будущего реализуют в лаборатории биотоплив или, как любят называть ее сами сотрудники, «зеленой химии». Здесь ученые занимаются исследованиями в области переработки промышленных отходов (например, дым или сточные воды), а также возобновляемого растительного сырья, с помощью которого получают топливо, биолубриканты, пластификаторы и поверхностно-активные вещества.
Так, к примеру, в лаборатории занимаются утилизацией диоксида углерода: его очищают до такого состояния, чтобы можно было использовать в пищевой продукции. Встретить такое вещество можно даже в газированных напитках или в топливе – подобный проект реализуется с компанией «Реал-инвест».
Еще одно направление лаборатории – «зеленая» химия, в рамках которой ученые используют специально выращенные водоросли в качестве биодизеля. Они могут применяться в качестве передового сырья для химии и крупнотоннажных производств – к примеру, для создания смазочных материалов или ПАВов.
«Мы занимаемся не только утилизацией диоксида углерода, но и внедрением зеленой химии как философии в технологические процессы. Есть 12 принципов зеленой химии, которые используются не только в применении возобновляемого сырья, но и, самое главное, – в принципе «не навреди окружающей среде и человеку», - пояснил заведующий лабораторией Антон Есипович.
Микроводоросли, выращиваемые специалистами, также выступают не только в качестве альтернативы нефти, но и различных масел. Из биомассы водорослей исследователи получают эфиры жирных кислот, которые, варьируя условия их культивирования, температуру, освещенность и т.д., можно приблизить к составу кокосового масла или даже моторного.
«Это новое поколение, пятая группа эфирных масел, которая характеризуется низкими температурами застывания, необходимыми характеристиками, т.е. эти масла вообще не требуют специальных присадок, - отмечает Антон Есипович. - Все моторные масла в будущем могут быть сделаны на основе данных продуктов. Сейчас используются минеральные синтетические масла, но в них вводятся специальные добавки».
Будущие проекты
Недавно ННГУ выиграл конкурс Минобрнауки РФ по созданию учебного дизайн-центра электроники. В нем студенты смогут участвовать в крупных исследованиях вуза, направленных на реализацию проектов с промышленными предприятиями-партнерами. Как отмечается, всего на конкурс было подано 16 заявок – нижегородский проект дизайн-центра оказался лучшим из них, и вскоре в стенах НИИХ начнется подготовка подобного центра.
Также в Институте намерены усилить и работу по импортозамещению: спрос на отечественные разработки сейчас большой, а ресурсы для их реализации у нижегородских химиков имеются.
Напомним, что на сайте pravda-nn.ru выходит авторский проект «Homo Sapiens нижегородский», который рассказывает просто и доступно о достижениях и актуальных разработках ученых Нижегородской области.
Ранее на сайте сообщалось, что духи «Лобачевский» хотят сделать нижегородские химики.