Член-корреспондент РАН Ян Волошин: «Рутений похож на русский народ»

Что представляет собой рутений? Почему он дешевле платины, хотя входит в ту же группу? Почему химики считают его важным и нужным? Может ли он заменить платину? Об этом рассказывает член-корреспондент РАН Ян Зигфридович Волошин, заведующий лабораторией нанобиоматериалов и биоэффекторов Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН.

— У вас немецкое имя и русская фамилия — как это вышло?

— Бабушка, видимо, сходила на «Лебединое озеро», и это произвело на нее такое впечатление, что она назвала моего папу Зигфридом. После этого называть сына Иваном было бы смешно, так я стал Яном. Никаких немецких корней у меня нет. Племя волошей было распространено в юго-западной части нашей страны. Скорее всего, это оттуда.

— Мы находимся в стенах ИОНХ РАН, где вы руководите лабораторией. Что это за лаборатория?

— Я заведую инициативной молодежной лабораторией, где все ученые, кроме меня, — действительно очень молодые люди. Все сильные, любознательные. Страна решила их поддерживать, создавая такие лаборатории, чтобы вне зависимости от материального достатка родителей или того, откуда человек приехал в Москву, он имел возможность не думать о финансах, а получал достаточно высокую зарплату. В соответствии с указаниями президента России, у нас это две средние зарплаты по региону. Так что ребята могут спокойно погрузиться в исследования, не думая о дополнительном заработке.

— Расскажите, какой наукой они занимаются.

— У нас очень разные направления. Это, прежде всего, неорганические материалы, а также соединения, которые могут быть использованы в диагностике и терапии, в том числе онкологических заболеваний. Когда нет одной генеральной направленности, но все перекликаются, это создает общий фон, способствующий тому, что работы приобретают более широкий план. Важно, чтобы был масштабный кругозор. Помните известный афоризм: «Специалист подобен флюсу: полнота его одностороння»? У нас не так.

— Что за молодежь у вас работает, откуда они к вам приходят?

— Молодежь приходит абсолютно из разных вузов, приезжает из разных городов, но мы изначально ориентированы на то, чтобы поддерживать самых сильных. Это, на мой взгляд, правильно. Надо не размазывать финансирование на всех, а тратить только на людей, которые хотят заниматься наукой.

— Давайте остановимся на тех направлениях научных исследований, которые вам представляются сегодня наиболее актуальными.

— Я бы хотел остановиться на той тематике, которая сейчас активно развивается в рамках созданного в стране научного центра мирового уровня «Центр рационального использования редкометалльного сырья». Он создан консорциумом, в который вошли Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Кольский научный центр РАН. Деятельность центра направлена на разработку и внедрение в экономику важнейших наукоемких технологий. У нас была и есть великая химия платиновых и редких металлов Л.А. Чугаева, И.И. Черняева, и мы в Институте общей и неорганической химии развиваем в том числе химию соединений рутения. С моей точки зрения, это очень интересный металл группы платины. Интересно даже само его название.

— А что оно значит?

— Это историческое наименование нашей страны. Известно, что рутений (химический элемент с символом Ru) был назван в честь Рутении (лат. Ruthenia) — средневекового географического названия Руси. Он был открыт профессором Карлом Клаусом в Казанском университете, и по сей день в музее этого университета находится стеклянная баночка с металлическим рутением, полученным еще Клаусом. Мне вообще очень нравится рутений: удивительно, что он похож на русский народ.

— Это чем же? Такой же драгоценный?

— У него очень стойкий характер, и по сравнению, допустим, с той же платиной он на порядок дешевле. У него очень устойчивые соединения, с ними трудно бороться. Но если это удалось, он тебе отдаст все, на что способен. Начало 2000-х гг. было десятилетием рутения. В мировой науке активно развивался асимметрический синтез, а это выход на лекарства. За это была присуждена Нобелевская премия, а в основе получения хиральных молекул — соединения рутения. Японцы, получившие эту награду, приезжали в Казань, как в Мекку, потому что их исследования в области химии в основном базировались на соединениях рутения. И второе, очень важное направление, активно развивающееся у нас и в мире, — фотолюминесцентные соединения рутения, которые наносятся на оксидные материалы для создания устройств фотоэлектроники. А еще, конечно, гетерогенный катализ. Суть в том, что надо стремиться уменьшить расход редких платиновых металлов. Наша идея состояла в создании моноатомных катализаторов. Действительно, классический гетерогенный катализ использует наноразмерные порошки платиновых металлов. Но в катализе работает только их поверхность. Получается, что степень использования этих металлов очень низкая: работают только те металлоцентры, которые находятся на этой поверхности. А наша идея — это моноатомные катализаторы, когда каждый атом или ион металла выступает в качестве каталитически активного центра.

— Что это дает?

— Это позволяет достичь двух целей. Мы научились получать монослои таких катализаторов, когда вместо металлического порошка, скажем, платины, на поверхности носителя наносится один слой моноатомного катализатора. Это полностью соответствует классическим принципам экономии атомов и зеленой химии, позволяя уменьшить расход редких металлов на несколько порядков. Вот такая идея. Несмотря на кажущуюся легкость, с которой я рассказываю об этом, из-за «твердого характера» рутения очень сложно получить такие его соединения с заданными свойствами.

— А как их вообще получают?

— Все исходные соединения для синтеза — отечественные. Насколько я знаю, Россия до сих пор лидирует в области получения солей рутения. Мы берем такую исходную соль, которую у нас производят, и она вступает в химические реакции. Надо сразу сказать, что здесь мы взаимодействуем с целым рядом российских научных организаций. Кто-то делает исходные органические компоненты, кто-то потом помогает изучать продукты реакций. Очень важно, что в одной лаборатории есть «синтетики» и материаловеды, которые прекрасно знают, как исследовать их различные свойства, например абсорбцию. В Казани изучают электрохимию и электрокатализ полученных новых соединений. Затем их тестируют в реальных системах получения высокочистого водорода — это обычно делают в Курчатовском институте. Получается разноплановая работа, но идеология такая, что мы стараемся работать с лучшими специалистами в каждой конкретной области.

— Мы знаем, что платина есть в природе. А рутений?

— Конечно, это платиновый металл, но встречается он реже.

— А почему он дешевле?

— Скорее всего, это маркетинговые ходы. Если вы знаете, испанские конкистадоры в XVI–XVII вв. выбрасывали платину в море, считая ее недозрелым, «испорченным» серебром. Отсюда, кстати, и название: platina — презрительное «серебришко». Из-за высокой тугоплавкости они не могли ее переработать и использовали для обмана, примешивая к золоту, или просто избавлялись от нее. Вывозили в океан и топили.

— Сейчас, наверное, ищут?

— Теперь поиск будет стоить дороже, чем эта платина. В России перед Первой мировой войной выпускали монеты из платины. Они хранятся в Эрмитаже и Историческом музее.

— Как внешне выглядит рутений? Так же, как платина?

— В зависимости от того, как вы его обработаете. Металлическая платина тоже может иметь различные виды — например, платиновая чернь похожа на активированный уголь. Почему рутений дешевле? Цена определяется рынком, как нас учил Карл Маркс. Рынок таков, что на рутений меньше обращали внимание. Вот палладий — это катализатор дожига, цена на него росла, потом падала из-за того, что были найдены другие катализаторы для использования в автомобилях. Вот тантал, из которого делают фантастические вещи: например, в советское время на хирургических ножницах были танталовые напайки. Прошло 50 лет, 100 лет, 200 лет пройдет — ножницы будут резать и не затупятся. Но цена на такие редкие металлы тоже неустойчива и зависит от спроса.

— Если вернуться к рутению, как он будет использоваться через 50 или 100 лет?

— Десятки лет назад это были покрытия, но все зависит от потребностей современной техники и промышленности. Например, комплексы рутения как катализаторы позволяют получить с высоким выходом нужные оптические изомеры органических молекул, которые нужны для создания лекарственных препаратов. Еще одна важная область его использования — техника спецназначения.

— Есть ли какие-то практические выходы по результатам вашей работы?

— Да, наши соединения тестируются и используются в полупромышленных генераторах водорода — электролизерах воды.

— Какие у вас и у вашей лаборатории планы на будущее?

— Делать все лучшее в мире, самое передовое, чтобы мы определяли мировой уровень, а не просто ему соответствовали.

— Как вы думаете, это реалистичная задача?

— Да. Не надо ставить все задачи сразу. Скажем, в основной химической промышленности крупнотоннажный синтез я бы перенес в другие локации, потому что, по моему мнению, бессмысленно делать, например, сотни тонн ацетилсалициловой кислоты в России. Все это можно покупать. А вот ключевые соединения — тут надо выбрать приоритеты промышленности. Советский Союз выпускал практически все, но очень трудно выдержать такую гонку. Надо выбрать. Очевидно, что есть продукты, которые проще купить (особенно крупнотоннажные), чем развернуть их полное производство. Надо выбрать приоритеты и действовать в соответствии с ними.

— И обучать молодежь.

— Да, и мы это делаем. Российское, советское образование всегда давало то, что теперь называется английским словом «бэкграунд». Должна быть основа, человек должен иметь широкий кругозор, и тогда он развивается. Проблема в тех же Штатах — люди там хорошие, умные, но они обычно знают только от и до. Все начинается с образования.

— А как вы думаете, появятся когда-нибудь украшения из рутения? Дешевле, чем из платины, но не менее изысканные?

— А зачем?

— Для красоты!

— Мне нравится платина. Не знаю, каково ювелирам будет работать с рутением, — нужна целая технология. Никакая женщина визуально не отличит кольцо из рутения от кольца из платины. Своей супруге я лучше подарю электролизер для получения водорода — она тоже химик, понимает в этом. Нет, в этом я никакой романтики не вижу. Но вот наша наука, на мой взгляд, и романтична, и прекрасна.