Вырастить кристалл – не то же самое, что вырастить кактус: для этого нужны ампулы со специальным веществом, особые печи, лампы, море терпения и чуть-чуть везения. В лаборатории высокотемпературного синтеза неорганических материалов ГУД кристаллы растят студенты, аспиранты и вполне взрослые ученые. Почему этот процесс – отличная учебная практика для будущих химиков, как с нуля оборудовать лабораторию и почему иногда «детский» подход к науке – самый лучший, рассказывает профессор кафедры химии, новых технологий и материалов Дмитрий Александрович Чареев.
– Вы занимаетесь исследованиями в нескольких институтах. Как вы оказались в роли преподавателя в университете «Дубна»?
– Город мне понравился, когда я в студенчестве приехал в него на практику. Поэтому когда я узнал, что мой учитель Евгений Григорьевич Осадчий здесь преподает, я его попросил устроить меня в университет прочитать буквально пару лекций. Тогдашний заведующий кафедрой химии, профессор Игорь Львович Ходаковский взял меня в «оборот», и чтение одного курса постепенно превратилось в три, а со следующего года уже четыре. Замечу, что раньше в университете было намного больше московских преподавателей-почасовиков, но с годами ряды их поредели – а я привык и остался.
– Расскажите о лаборатории. Насколько сложно ее было оборудовать?
– Ее наполнение происходило в том числе и за мой счет – мелочевка закуплена с моего гранта. Мы привезли печи, реактивы и расходники. Печи и регуляторы делаются у нас в лаборатории в Черноголовке, перчаточный бокс был найден на складе, остальное собрано с миру по нитке. Все оснащение обошлось где-то в полмиллиона рублей.
Нужно отметить, что наши методы роста кристаллов позволяют с минимумом оборудования и затрат решить много задач. А это, по-моему, важное дело в наших реалиях, когда место исследования находится далеко от Москвы, и нет обмена и притока нового оборудования.
– Расскажите, как вы пришли к тому, чтобы выращивать кристаллы?
– Изначально моя сфера – это физическая химия и материаловедение. Однажды моя однокурсница вспомнила, что я занимаюсь халькогенидами – соединениями металлов с серой, селеном и теллуром – и попросила меня синтезировать кристалл селенида железа. До этого я кристаллов вообще не выращивал.
В тот момент я только что защитил диссертацию, у меня было много времени, и я взялся за кристаллы, можно сказать, абсолютно «по-детски»: прочитал несколько абзацев и стал что-то делать. Но благодаря моему незнанию, тому, что я не в теме, я сделал все «своим путем». Уже только потом, когда я стал анализировать, получилось, что я сделал все гораздо лучше, чем все остальные. У меня выросли кристаллы того самого соединения, и это вещество разошлось реально по всему миру: нами опубликовано почти семьдесят статей именно по этому веществу. Позже я стал выращивать другие кристаллы этим методом на заказ для других ученых: физиков, геологов, химиков или чтобы развлечь студентов. Постепенно это переросло в метод, который мы все сейчас используем. Получается, что пришел я к этой деятельности случайно, мне повезло. Моя заслуга только в том, что я за этот метод зацепился, и благодаря одному удачному эксперименту мы сейчас делаем сотни.
– Чем для вас привлекателен процесс?
– Тем, что после эксперимента, часто без всяких аналитических приборов, можно посмотреть на полученный образец и сразу понять, получился ли результат, и при необходимости скорректировать свои действия.
Обычно наука действует совсем не так: нужно несколько разных групп исследователей, которые проводят изыскания постепенно, друг за другом или параллельно, и в итоге либо приходят к результату, либо оказывается, что большая работа была выполнена зря. Это долгий и, главное, нервный путь.
То, что мне удается сделать одну большую быструю работу для определения, достиг ли я цели или нет, создает комфортную ситуацию и делает меня независимым от работы других людей. Я как бы стою в самом начале научного процесса: делаю исследование, а потом выдаю свою работу другим.
– Как другие могут использовать результаты ваших исследований?
– О промышленном применении, к сожалению, разговора нет, потому что получаются слишком специальные образцы. Но каждый из них в чем-то перспективен, имеет уникальные свойства. Сейчас результаты идут в чисто фундаментальном разрезе, другие ученые используют их в качестве объекта исследования, удовлетворяя свое научное любопытство.
– Интересно увидеть ваши образцы.
– У меня есть целая библиотека – много маленьких коробочек, в которых хранятся ампулы с образцами.
– Какие процессы вы запускаете, когда растите кристалл?
– Главная наша работа – взять нужное вещество в нужном соотношении, положить его в правильную печку при правильной температуре и в правильное время достать. Параметры наших экспериментов – состав, время и температура.
– А что нужно студенту для такой работы?
Для роста кристаллов от студента нужно немного участия: взвесить вещества, подготовить ампулы и прочие мелочи. Поэтому часто студенты не только выращивают кристаллы, то и изучают фазовые отношения в соответствующих химических системах. Это очень полезный процесс для обучения, потому что когда идет рост кристалла, студент работает просто руками, не думая, а при изучении фазовых отношений он со всей ответственностью погружается в свою систему и самостоятельно выстраивает процесс изучения. Это возможность проявить себя и постепенно научиться не только синтезу, анализу, но и пройти азы химии и физики твердого тела, освоить аналитические методики.
Для этого уже нужно не только везение, но и внимательность, усидчивость – и время, потому что работы много. Для того чтобы построить систему, нужно 100 ампул и около 3−4 лет работы с ежемесячной проверкой, взвешиванием, подготовкой образцов и их анализом.
– Какие группы обучающихся у вас сейчас?
– Три аспиранта, шесть дипломников и еще около десяти студентов на курсовых.
– В 2013 году вы стали доцентом по кафедре, в 2018 защитили докторскую диссертацию. Планируете ли что-то менять в своей карьере?
– Буду подавать на звание профессора ВАК через университет «Дубна». Мне осталось опубликовать учебник, который будет посвящен ампульному синтезу.
– А вам больше ваша исследовательская работа нравится?
– Да – потому что она дает свободу.
Текст: Юлия Цепилова
Фото: Юлия Цепилова