Академик А.Ю. Цивадзе: «Менделеева я полюбил как родного человека»

Беседа с академиком Асланом Юсуповичем Цивадзе, научным руководителем института физической химии и электрохимии Российской академии наук имени А.Н. Фрумкина, членом Президиума Академии наук, руководителем секции «Наука о материалах» РАН, президентом Российского химического общества имени Д.И. Менделеева, профессором МГУ.

– С 2002 по 2016 год вы были директором ИФХЭ РАН. Давайте скажем несколько слов об истории института.

– Нашему институту недавно исполнилось 90 лет. В 1929-м году в Ленинграде Кистяковский, выдающийся физикохимик, организовал коллоидно-электрохимическую лабораторию в Ленинграде. В 1934-м году те научные организации, которые были в Ленинграде, перевели в Москву, в том числе и эту лабораторию, которая здесь превратилась в коллоидно-электрохимический институт. Впоследствии его директором стал академик Александр Наумович Фрумкин, основоположник новой электрохимии в стране. В 1945-м году институт переименовали в институт физической химии. А в 1949-м году директором стал член-корреспондент Акимов. Он занимался проблемами коррозии во всесоюзном научно-исследовательском институте авиационных материалов, но тогда страна нуждалась в развитии этого направления, и его перевели сюда. Это совершенно необходимая отрасль для ядерной энергетики, и здесь это стало развиваться на академическом уровне. Нам построили корпус на улице Обручева, он до сих пор функционирует. Были организованы коррозионные станции в Москве, в Звенигороде, в Мурманске и во Владивостоке. Они тоже функционируют. А в 1953-м году директором института стал академик Виктор Иванович Спицын. В то время очень важное значение имело развитие радиохимии и радиационной химии, а он был специалистом по радиохимии, заведовал кафедрой неорганической химии в Московском государственном университете. В эти годы был построен новый радиохимический корпус рядом с корпусом коррозии. Так что у нас целый комплекс около метро Калужская. А здесь, на Ленинском проспекте, у нас пять корпусов.

– В это трудно поверить. Внешне институт кажется совсем небольшим.

– Это обман зрения. На самом деле это самый большой химический институт Академии наук.

– Чем занимаются сейчас в коррозийных корпусах и станциях?   

– На коррозионных станциях мы испытываем материалы и изделия под воздействием атмосферных явлений. Дело в том, что в разных атмосферных условиях коррозионные процессы развиваются по-разному. Для того чтобы защитить от коррозии, надо знать, какие коррозионные осложнения, преобразования происходят на поверхности этих материалов и изделий. Поэтому мы проводим эти испытания через определенные интервалы времени, изучаем, что с ними творится и как потом это «лечить» для функционирования соответствующей техники. Особенно это важно для оборонной техники, которую мы продаём за рубеж. А там уже другие климатические условия, и мы должны знать гарантийный срок работы всех этих машин.

Коррозия – это окислительные процессы, другие превращения на поверхности, поэтому там есть и химия, и физика, и на основе достижений фундаментальных исследований мы предлагаем новые технологические решения.

То же самое в свое время по радиохимии было. Во время войны здесь занимались плутонием, в частности, известные радиохимики Анна Дмитриевна Герман, Николай Николаевич Крот и многие другие. Они разрабатывали соответствующие процессы для радиохимических технологий. А потом переключились на переработку радиоактивных отходов. В этом корпусе есть все специализированные условия, для того чтобы работать в области радиохимии и радиационной химии.

– Знаю, вы продолжаете руководить лабораторией в соседнем институте – ИОНХ РАН, где раньше работали. Мало того – вас не хотели отпускать из института, если вы эту лабораторию у них «заберете». Что за лаборатория, чем она так ценна?

– Да, это лаборатория координационной химии щелочных и редких металлов, которую я создал ещё в 1981 году. Название это о многом говорит. Координационной химии щелочных металлов до этого вообще не было, поскольку такие соединения, как макроциклические полиэфиры, краун-эфиры открыли только в 1967-м году, а криптанды в 1970 г. А особенность их в том, что они образуют комплексные соединения с щелочными металлами. Раньше мы знали только соли щелочных металлов, а таких комплексных соединений металлов, которые привычны для переходных металлов и лантанидов, не было в природе. А тут макроциклические полиэфиры образуют макроциклические полости с донорными атомами кислорода, которые имеют такое свойство: они образуют комплексы не за счет валентных взаимодействий, за счет которых развивается органическая химия, а за счет требований геометрического и стереохимического соответствия. Как клещи, они захватывают ионы металла и переводят из одной фазы в другую.

Например, если соль лития, натрия, калия вы растворяете в воде, потом с помощью центрифуги смешиваете с краун-эфиром, который растворен в таком органическом растворителе, как керосин, не растворимый в воде, то при столкновении водной и органической фаз эти селективные краун-эфиры захватывают ионы металлов и переводят в органическую фазу.

Таким образом, получается, что их можно отделить от других металлов, других элементов, которые могут быть в материале, и мы хотим от них избавиться. Или, наоборот, в природе эти элементы находятся в комплексе с другими металлами, и их надо отделить, выделить и очистить от всех примесей. Поэтому селективные экстрагенты и сорбенты используются именно для того, чтобы нужные элементы выделить в чистом виде. Это очень большая, сложная и практически нужная задача, которая используется для разделения изотопов металлов и их изотопов. На этом основаны все технологические решения гидрометаллургии.

– Эта лаборатория продолжает работать?

– Да. В 1990-м году я был на один год командирован в Канаду и работал там в Виндзорском университете, совершенствовал навыки в области лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния. Тогда это было молодое направление: до применения лазеров этот метод был ограничен и не был так универсален, а с помощью лазерных источников в качестве возбуждения они стали очень пригодными для исследований соединений и веществ в любом агрегатном состоянии. Появилось целое новое направление. Я ранее проводил такие исследования с использованием отечественных приборов. Они были несовершенны, и только в 1975 г. ИОНХ РАН получил новый современный американский спектрометр комбинационного рассеяния с аргоновым лазером, позволяющий исследовать соединения и вещества любого цвета в любом агрегатном состоянии. А в Канаде я воспользовался новыми возможностями этого метода для изучения поверхностных явлений. Для изучения резонансных факторов и гигантского усиления сигналов более привлекательными оказались такие макроциклические соединения, как порфирины и фталоцианины. А когда вернулся в Москву, к ним стал присоединять краун-эфиры. И получилось, что два разного типа макроциклических соединения в одном соединились, и мы исследовали уже эти два соединения в одном для решения комплексных задач. Так у нас началась целая серия других практических исследований.

– Например?

– Например, известно, что хлорофилл – это соединение на основе порфирина. Витамин В12 – это соединение кобальта с порфирином. Гемоглобин также построен на основе комплекса железа с порфирином.  Ну и другие природные соединения содержат порфирины и их аналоги. А мы научились синтезировать синтетические порфирины. Возникла целая гамма соединений, которые обладали, по аналогии с хлорофиллом, фотохимическими и фотоэлектрическими свойствами. Получалось, что мы могли теперь возбуждать эти соединения светом различного диапазона, а значит, что может приводить к разным откликам. Скажем, можно создавать сенсоры, фотохромные, электрохромные материалы, нелинейные оптические материалы, материалы для электронной техники. Особенно важны они в специальных областях благодаря их уникальным, специфическим свойствам. Мы такие соединения используем в качестве покрытий для решения различных технологических задач.

– Знаю, что в ИФХЭ вы тоже пришли не с пустыми руками, а развернули здесь бурную деятельность.

– В ИОНХе я занимался только фталоцианинами и краун-замещенными фталоцианинами. А когда сюда пришел, начал новое направление – это краун-порфирины, которые мы стали синтезировать и исследовать. Ну а теперь и в ИОНХе, и здесь, мы и тем, и другим занимаемся.

Но получилось так, что, когда я пришел в институт, за окном стояли 90-е годы. Они не прошли даром, привели к упадку. Сейчас вы в институт заходите – все отремонтировано. Тогда всё было иначе. Но в первую очередь мы начали заниматься оснащением.

Поскольку я физикохимик изначально, без соответствующих приборов работать неинтересно, потому что мы тогда будем отставать по своим результатам от зарубежных партнеров. А тут была лаборатория физико-химических исследований, но она осталась без приборов и без кадров. Другую лабораторию по мало-угловому рентгеновскому рассеянию постигла та же участь. Прибор был совершенно изношен. И всё это занимало помещение, где мы сейчас с вами находимся.

Мне понадобилось несколько лет, чтоб приобрести импортный, хороший прибор по мало-угловому рассеянию. Это рентгеновская дифракция. Потом мы приобрели монокристальный прибор для рентгеноструктурных исследований, потом порошковый рентгеновский дифрактометр для исследования порошков, самого нового поколения. А потом приобрели даже такой уникальный прибор, как рентгеновский фотоэлектронный спектрометр. Это было три года назад. Так что все, что с рентгеновским излучением связано, у нас сейчас в полной упаковке, и мы изучаем и новые соединения, и материалы на их основе, и различные химические процессы.

Нам удалось приобрести также самый современный спектрометр ядерного магнитного резонанса, инфракрасные Фурье-спектрометры, электронные микроскопы разного калибра, спектрометр с индукционной связанной плазмой, малди-тоф-спектрометр. Это огромная приборная база. Как нам это удалось, одному богу известно, это редко кому удается. Но я понимал с самого начала, что институт физической химии не может работать без приборов современного уровня.

– И без кадров.

– Совершенно верно. Кадры в нашем случае решают всё. И у нас сейчас есть кадры. Я очень много внимания уделял воспитанию молодежи. Хотя, когда я пришел, молодых вообще не было.

– Вы специально пошли преподавать в университет, в крупные ВУЗы, чтобы привести с собой молодежь?

– Можно и так сказать. Я 15 лет был председателем государственной комиссии в МГУ на факультете «Наука о материалах», 20 лет – в Менделеевском университете, а в МИТХТ был и остаюсь заведующим кафедрой.  И лучших я забирал сюда. Сейчас у нас 50% – это молодые сотрудники. У нас фактически создан научно-образовательный комплекс на основе различных научно-образовательных центров по приоритетным направлениям.

– А созданная вами в ИФХЭ лаборатория тоже продолжает работать?

– Конечно! Я в ИОНХ начинал работу в области разделения изотопов. Тогда это считалось большой научно-технической проблемой – разделить изотопы лития с помощью новых классов соединений на основе макроциклических полиэфиров. Они были наиболее селективны для этих изотопов. Считалось, что это невозможно. И правда, это технология очень сложная. Это гораздо сложнее, чем разделение металлов. Но нам через три года упорной работы удалось разработать такую технологию, и мы должны были её внедрить на соответствующем специализированном заводе многотоннажного производства. Однако получилось так, что в 84-м году это никому уже не нужно было, возникли другие задачи, и мы меняли направления. Я вспомнил об этом, когда мы занялись переработкой радиоактивных отходов. Использование этой технологии привело к очень хорошим результатам. Поэтому моя лаборатория обогатилась ещё и маленькой радиохимической лабораторией, куда я внедрил своих учеников по разделению изотопов. Сейчас они занимаются и разделением изотопов, и разделением металлов. Возникают и новые технологические задачи для создания инновационных технологий по извлечению, концентрированию редких, рассеянных и редкоземельных металлов и трансурановых элементов.

Мы занимаемся также разработками селективных экстрагентов, сорбентов и так далее, и это позволяет решать многие задачи и проблемы. Дело в том, что в последнее время современная техника требует редкоземельных и редких рассеянных элементов. Но существует китайская монополия. А китайцы, между прочим, заимствовали советские технологии, в том числе из нашего института. У нас была лаборатория экстракции, которую возглавлял профессор Корпусов, и эта лаборатория разработала все те технологии, которые потом разошлись по миру. С нашим институтом работали Киргизстан, Казахстан и Эстония. Получилось так, что сейчас Китай производит много стратегически важных металлов, а Россия и Америка отстали. У нас сейчас нет производства высокой технологии, поэтому спроса тоже нет. Китай мы можем опередить сейчас только тем, что мы должны всё сделать дешевле, качественнее, экономичнее и эффективнее. Для этого надо разрабатывать селективные методы разделения близких по свойствам химических элементов. И такими технологиями мы сейчас занимаемся. А именно инновационной технологией добычи и производства рения, лития, редкоземельных металлов, других редких металлов. Это очень важная стратегическая проблема, и мы здесь даже полупромышленную установку сделали, на которой можем прогонять все экстракционные системы, пригодные для тех концентратов, которые находятся в различных источниках минерального сырья. Все это можно сделать в институте, и тогда эти фундаментальные результаты найдут прямой выход в производство.

В общем, лаборатория моя большая, сложная, и это позволяет взаимодействовать со всеми другими лабораториями. Вообще руководить таким институтом широкого профиля очень трудно. Надо, чтобы один человек понимал все во всех направлениях, и у меня это получалось, потому что я был вынужден все время менять научные направления.

– Вы универсал.

– Да. Меня поэтому вдохновляет образ И.В. Курчатова. Величие его в том и заключается, что он был универсалом. Он интуитивно чувствовал, где, что и как надо использовать.

– Тогда вас и Менделеев должен вдохновлять.

– Менделеевым я вообще живу. В 1975-м году меня пригласили ученым секретарем XI Менделеевского съезда. С тех пор я организовываю Менделеевские съезды. Долгое время был вице-президентом Менделеевского общества, а с 2012г. - президент.

– А чемоданы вы не делаете? Или, может, у вас есть другое хобби?

– Организация Менделеевских съездов и подобных мероприятий – это тоже хобби. Оно предполагает общение с научной общественностью, притом самого различного профиля и направленности. Это очень важно, потому что ты видишь то, что ты не увидишь в повседневной научно-исследовательской работе. И это тоже расширяет кругозор.

– Что вы считаете самым важным для ученого?

– Могу привести такой пример. Сравнивали как-то Нильса Бора с Гейзенбергом, и говорили ученые физики, что Гейзенберг лучше с точки зрения математического аппарата. Он как математик был сильнее, и так же, как Эйнштейн, использовал решения Гаусса. Но все равно Эйнштейн говорил, что Достоевский мне дает больше, чем Гаусс. Так вот, Нильс Бор прославился своими постулатами, к которым он пришел с помощью его природной богатой интуиции.

– То есть, вы считаете, что интуиция очень важна?

– Интуиция – это очень важно для того, чтобы генерировать идеи. Для того чтобы озадачить молодых ученых, направлять их энергию в соответствующее русло. Для этого должен быть не просто широкий кругозор, но ещё и интуиция.  

– У вас она есть?

– Я этого сам раньше не знал. Но как-то услышал, как Порай-Кошиц, член-корреспондент, выдающийся ученый из ИОНХа, где он заведовал лабораторией рентгеноструктурного анализа, сказал, что Аслан Юсупович приходит каждый год с совершенно новыми направлениями, это, мол, поразительно». Директор его спросил: «А в чем секрет?» И он ответил: «У Аслана Юсуповича очень богатая природная интуиция».

– Вам это понравилось?

– Мне это понравилось, потому что я почувствовал: что-то в этом есть.

– Говорят же, что Менделееву его знаменитая таблица привиделась во сне. Тоже интуиция.

– Про Менделеева я могу говорить часами. Я этого человека полюбил, как родного. Кстати говоря, не так давно мы были в Париже, как активные участники и организаторы торжественной церемонии открытия международного года периодической таблицы химических элементов, и когда вошли в штаб-квартиру ЮНЕСКО, там находились делегации с различными плакатами и вариантами периодической таблицы. А голландская делегация приехала с большим панно, где был портрет Менделеева, и написано большими буквами на этом панно «father», «отец», понимаете? А мы-то думали, что Менделеев не так признаваем, что он самый великий из русских ученых, но за рубежом не хватает этого признания. Но тут мы увидели нечто другое. Его не только признают – его любят.

Выступали все выдающиеся ученые из разных стран, в том числе Нобелевские лауреаты. Это был фейерверк триумфальных восклицаний. Мы были поражены. Мы увидели абсолютное признание, абсолютное. Было множество публикаций, и везде Менделеев «великий», Менделеев «недостижимый». Его ставили в ряду самых выдающихся ученых мира – рядом с Ньютоном и Эйнштейном. Понадобилось 150 лет, чтоб было такое признание.

– То есть, он сильно обогнал свое время?        

– Нет, не только в этом дело. Когда он составил свою периодическую таблицу, было известно всего 63 элемента. Естественно, там были вопросы, которые в то время невозможно было учесть, и он оставил пустые ячейки. Известно, что он предельно ясно предсказал три элемента, их химические свойства. Через 10 лет французский ученый Лекок де Буабодран получил это соединение и исследовал химические свойства. Оказалось, что они немножко отличаются от тех предсказанных свойств. А Менделеев был настолько уверен в своей правоте, что написал Буабодрану письмо. Пожалуйста, дескать, проверьте, что-то не сходятся некоторые показатели. И французский ученый не поленился проверить. И пришел к выводу, что Менделеев прав. Это был первый триумф его прогноза. Теория тогда хороша, когда предсказывает нечто такое, что сбудется через годы. Потом пошел процесс поиска новых химических элементов. Скажем, тогда было известно шесть редкоземельных элементов, а всего сейчас 17. Точно так же были открыты другие неизвестные элементы, потом появились искусственные элементы, и сейчас у нас их 118. И каждый раз этот поиск приводил не просто к открытию новых элементов и расширению периодической таблицы – он стимулировал исследования, которые позволяли ответить на те или иные вопросы, приводили к новым решениям, к открытию новых областей знания. Всё это – заслуга Менделеева.

Менделеев ещё прекрасен и удивителен тем, что он занимался вещами, которыми вообще химику не свойственны. Он сразу же создал русское химическое общество. Рукопись устава сохранилась, и написана она почерком Менделеева. Именно на заседании этого общества в феврале 1869 года было заслушано первое сообщение о периодической таблице. Это дата открытия периодического закона. А наше Менделеевское общество, которое я возглавляю, – преемник того общества. Нам тоже 150 лет. А потом Менделеев создал русское физико-химическое общество, и там были две секции – физическая и химическая. Он сам 135 докладов сделал на секции физики, потому что он понимал, как много у этих наук общего.

Или метрология. Институт метрологии носит имя Менделеева не зря. Почему он полетел на воздушном шаре? Я, честно говоря, думал, что он такой смелый, увлекающаяся натура. На самом-то деле не просто так. Менделеев занимался изучением природы эфира. В эфире он искал, в том числе, элементы легче атома водорода. Он думал, что водород занимает не свое место. Он вообще эфиром интересовался, а сейчас становится ясным, что это связано с климатом. Проблемы, которые горячо обсуждают, его интересовали уже тогда. Менделеев к проблеме климата относился более широко, более целенаправленно, чем даже многие современные ученые. И в этом было его величие.