АКАДЕМИК А.А. РЕМПЕЛЬ: «В БУДУЩЕЕ СМОТРЮ С ОПТИМИЗМОМ»

— С первого до последнего класса в школе я интересовался математикой, любил решать сложные задачки, участвовал в олимпиадах, в том числе областных, а в старших классах появился интерес к физике, во многом благодаря отцу, машинисту огромного электрического экскаватора, с которым мы часто обсуждали физические явления, используемые в технике. Да и учителя в школе города Волчанска, где я родился, давали глубокие знания по математике и физике. В том, что нужно получать высшее образование, у меня сомнений не было. После десятого класса я собирался поступать в Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, но под влиянием восторженных рассказов старшего товарища, тогда уже студента физико-технического факультета Уральского политехнического института, выбрал этот факультет. Я побывал там на дне открытых дверей, нам показали ускоритель электронов бетатрон и красивое фото дифракции электронов на атомной структуре вещества. Это произвело на меня большое впечатление, я и не подозревал, что наука на Урале достигла таких высот. Так я поступил на физтех и в сентябре, как было принято в те времена, отправился с курсом в колхоз убирать урожай моркови, где подружился с однокурсниками и познакомился со своей будущей женой Светланой, которая тоже стала ученым и сейчас трудится в Институте химии твердого тела УрО РАН.

Я специализировался на кафедре квантовой радиоэлектроники и спектроскопии твердого тела. Нам дали отличное образование, и все полученные знания пригодились мне в ходе дальнейшей научной работы. Студентом четвертого курса, сразу после производственной практики на оптико-механическом заводе, я начал работать в Институте физики металлов, в лаборатории низких температур. Мне поставили задачу исследовать электрические и магнитные свойства особо чистых металлов. Позже по приглашению Любови Борисовны Дубровской я перешел в Институт химии, в лабораторию академика Геннадия Петровича Швейкина, где занялся синтезом и исследованием чистых карбидов переходных металлов. Там же я писал диплом, используя различные методы, в том числе имевшиеся в ИФМ. С тех пор я проработал в Институте химии, ныне ИХТТ, сорок лет. Занимался самыми разными проблемами, но больше всего меня интересовало явление нестехиометрии, ее причины, следствия и перспективы практического использования свойств нестехиометрических веществ.

— Нестехиометрические соединения — это те, где наблюдаются отклонения от законов стехиометрии. А стехиометрия — это система законов и правил, позволяющих рассчитывать состав веществ и количественные соотношения между их массами в химических реакциях. В стехиометрических соединениях химические элементы присутствуют в строго определенных целочисленных (кратных) соотношениях. Все органические и многие неорганические вещества являются стехиометрическими. Однако в природе и среди синтетических веществ есть и нестехиометрические. С ними работать сложнее, но они дают новые качества. В основном это соединения переходных металлов с кислородом, углеродом, азотом и другими легкими элементами. Они имеют переменный состав и не подчиняются закону кратных отношений. Мы синтезировали разные нестехиометрические вещества: оксиды, сульфиды, карбиды, гидриды. Сначала работали с крупнокристаллическими материалами, а потом на наноуровне, что позволило глубже изучить явление нестехиометрии.

— В последнее время мы занялись синтезом активных фотокатализаторов на основе нестехиометрических наночастиц диоксида титана и получили интересные результаты, благодаря которым началось сотрудничество с учеными Института органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН, в частности с академиком О.Н. Чупахиным, которого я также считаю своим учителем. Оказалось, что при помощи этих фотокатализаторов удается не только окислять вредные органические вещества, извлекать водород из обыкновенной воды без использования электричества или вредного ультрафиолета, но также синтезировать новые органические молекулы, которые могут найти применение в медицинской химии как компоненты современных лекарств. И, что самое главное, все эти процессы происходят без привлечения загрязняющих технологий, в рамках зеленой химии. В нашей технологии используется естественный солнечный свет или искусственное освещение. Нестехиометрические наночастицы диоксида титана имеют размер от 3 до 20 нм и обладают специфической структурой, содержащей кислородные вакансии. Заданная концентрация этих вакансий обеспечивает поглощение солнечного света и активность наночастиц в реакциях окисления и восстановления. Мы синтезируем солнечные фотокатализаторы и передаем их химикам-органикам, а они уже используют их для ускорения нужных реакций или для повышения выхода полезного продукта. Только что РФФИ принял решение о поддержке нашего совместного с ИОС УрО РАН и УрФУ (НОЦ «Наноматериалы и нанотехнологии») проекта по этой теме.

— Да, я получил возможность заняться темой, о которой мечтал с 2002 года, — высокоэнтропийными материалами. В ИМете в рамках проекта «Наука» мы создали лабораторию высокоэнтропийных сплавов, куда набрали заинтересованных молодых исследователей, в основном выпускников Физико-технологического института и Института новых материалов и технологий УрФУ. Высокоэнтропийные сплавы — материалы, которые обладают повышенными прочностными характеристиками при высоких температурах, а также уникальными теплофизическими и электромагнитными свойствами. Благодаря высокой энтропии в этих системах стабилизируется высоко симметричная фаза и предотвращается образование интерметаллидов, отрицательно влияющих на пластические свойства сплавов. Особый интерес представляют высокоэнтропийные карбиды, которые содержат свыше четырех переходных металлов. Они должны обладать высокой твердостью в сочетании с необходимой пластичностью. На основе таких сплавов ученые надеются создать новый класс сверхтвердых материалов, которые можно будет использовать в авиационной и космической промышленности. Пока это только идея, которая вытекает из результатов фундаментальных исследований, и способы ее реализации ищут исследователи во многих странах.

— Наш Институт металлургии УрО РАН — уникальное научное учреждение не только на Урале, но и во всей России, здесь сконцентрированы научные направления, связанные с извлечением полезных элементов из руды и техногенных отходов. Институт располагает огромными площадями, свыше 5 гектаров, включает лабораторные и полупромышленные корпуса, где можно отрабатывать новые технологии, а также инновационный центр. Все это позволяет решать масштабные задачи и претворять современные научные разработки в жизнь. Предприятия Свердловской и Челябинской областей демонстрируют заинтересованность в новых российских технологиях, в частности направленных на импортозамещение.

В нашем институте четко ощущается связь с производством. Работает цепочка «фундаментальные исследования — лабораторные испытания — промышленная технология». На базе лаборатории высокодисперсных порошков в свое время было создано ООО «ВМП». Благодаря имевшемуся заделу по получению тугоплавких материалов от института отпочковалась фирма «Технологии тантала». Новый проект по высокоэнтропийным материалам мы планируем реализовать с использованием плазменных технологий и работаем в этом направлении, в том числе с Кировоградским заводом твердых сплавов.

А связей с Институтом химии твердого тела я не порываю, заканчиваю начатые проекты, там у меня остаются аспиранты, продолжает успешно развиваться лаборатория нестехиометрических соединений.

— Вовсе нет. Выпускники активно идут в академические институты, и у нас есть возможность выбирать лучших. Кстати, в УрФУ по-прежнему дают хорошее образование, конечно, тем, кто хочет его получить. Мы принимаем бакалавров, магистрантов, они работают на долю ставки параллельно с учебой, что позволяет сориентироваться в тематике, понять, что наиболее интересно. Поступая в аспирантуру, молодой ученый уже понимает, чем будет заниматься. Такой «ранний призыв» помогает защищать диссертации в срок, а сегодня требования научного сообщества к диссертационным работам растут. Это не просто ступень образования, в рамках диссертации должен быть получен значимый научный результат мирового уровня. Все молодые исследователи участвуют в проектах различных фондов, получая более или менее достойную зарплату, что позволяет не отвлекаться от занятий наукой.

Отбирать способных студентов нам помогают, в частности, российско-германские молодежные научные школы по физике и химии наноструктурированных материалов, которые совместно с немецкими университетами мы проводим регулярно с 2006 года. Очередной передвижной семинар прошел и нынешним летом (подробнее об этом см. «НУ», 2019, № 18, «От Байкала до Москвы». — ред.).

— После многолетнего реформирования РАН начинает обретать второе дыхание и старается усилить свою роль в обществе. Мы успешно выполняем поставленные перед нами правительством страны задачи: научно-методическое руководство институтами, экспертная деятельность. Но, конечно, для того чтобы академическая наука успешно развивалась, одного только научно-методического руководства недостаточно, институты должны вернуться в структуру РАН. Впрочем, в целом я смотрю в будущее с оптимизмом.