Наука редко делается в одиночку: интервью с молодым ученым в области физической химии

      В честь 90-летия Кировской области ГТРК «Вятка» реализует проект о молодых представителях региона, которые приняли решение развивать малую родину в различных сферах. В этот раз мы пообщались со студенткой Вятского государственного университета, аспиранткой направления «Физическая химия», Юлией Четвертных. Какое учебное заведение Вы окончили и на какую специальность? — Я окончила Вятский государственный университет по направлению «Химическая технология. Технология электрохимических процессов и защита от коррозии». — Здесь же продолжаю обучение в аспирантуре, а моя научная работа посвящена синтезу и исследованию гексацианоферратов – переходных металлов как перспективных электродных материалов для натрий-ионных аккумуляторов. Почему среди всех научных направлений Вы выбрали именно физическую химию? — Физическая химия позволяет связать состав и строение материала с его свойствами и объяснить, почему тот или иной материал может быть перспективен для натрий-ионных аккумуляторов. — Выбор этого направления был связан и с возможностями для проведения физико-химических исследований материалов в рамках моей диссертационной работы. В нашем научном центре есть база для этого. Поэтому для меня было логично выбрать направление, где эти возможности можно применить. Что самое интересное для Вас в научной деятельности, а что самое сложное? — Самое интересное для меня – это проводить эксперименты, работать с оборудованием, осваивать разные методы исследования и получать практический опыт. — Самое сложное – момент, когда нужно остановиться, сосредоточиться и перевести результаты экспериментов в выводы. Это требует времени и концентрации, но без этого очень трудно завершить научную работу. С какими трудностями чаще всего сталкивается начинающий ученый? — Наверное, у каждого свои трудности. Но чаще всего это неопределенность. Поначалу не всегда понятно, в правильном ли направлении ты двигаешься и все ли верно из того, что ты делаешь. В чем смысл Вашего исследования? О чем оно, простыми словами? — Я изучаю материалы на основе гексацианоферратов переходных металлов: гексацианоферрат железа, гексацианоферрат меди и смешанные медь-железосодержащие соединения. Мой профиль подготовки связан с электрохимическими процессами. А научная работа связана с материалами на основе берлинской лазури. Многим она известна, как синий пигмент для живописи. — С точки зрения химии, берлинская лазурь имеет интересную структуру: внутри нее есть каналы и пространство, куда могут свободно входить и выходить ионы натрия. — Натрий – крупный ион, и то, что материал, в который он входит, при этом не разрушается, делает его особенно привлекательным для натрий-ионных аккумуляторов, которые считаются перспективными для изучения в науке в наши дни, особенно с точки зрения разработки новых электродных материалов. — И все же, основным акцентом в моей работе является не готовый аккумулятор, как устройство, а именно материалы для него. Я сосредоточена на их получении, исследовании и понимании процессов, которые определяют их электрохимическое поведение. Главная сложность в том, что такие материалы образуются очень быстро. И это не всегда хорошо. Быстрый синтез часто дает дефектную структуру. Поэтому моя задача – научиться управлять этим процессом и получать материал с нужными характеристиками. Какие вопросы и проблемы Вы хотите поднять? — Во-первых, железо- и медьсодержащие материалы по отдельности уже хорошо изучены, а вот как грамотно объединить их в одном соединении – хорошая задача для исследования. — Во-вторых, все эти материалы я исследую применительно к водным электролитам. Водные системы привлекательны с точки зрения безопасности и экологичности, однако по ряду характеристик они пока уступают системам на органических электролитах. Поэтому еще одна задача – понять, как улучшить эти характеристики. Как Вам кажется, возможно ли создать полностью экологически безопасные материалы? — Создать полностью экологически безопасный материал, наверное, очень сложно. Нужно учитывать не только состав вещества, но и то, как получают исходное сырье, сколько энергии тратится на производство, как материал работает и что с ним происходит после использования. Могут ли результаты экспериментов быть неожиданными или все всегда идет строго по плану? — Случаи, когда все идет строго по плану, можно пересчитать по пальцам. Наверное, именно поэтому заниматься наукой интересно. Необходимо постоянно думать, анализировать и уметь действовать по ситуации. — Даже при тщательной подготовке может что-то сломаться в процессе, сработать не так, как ожидалось, или сам синтез даст совсем другой результат. Приходится быстро перестраиваться, искать решение и понимать, что делать дальше. Как Ваши исследования могут пригодиться науке уже сегодня? — Даже если до готового аккумулятора еще далеко, результаты уже сейчас полезны: они помогают понять, как условия синтеза влияют на структуру и свойства материала, как снизить дефектность и увеличить содержание натрия. Это практические данные, которые могут использоваться другими исследователями в этой области. — Например, они могут быть полезны в разработке более доступных и безопасных аккумуляторов. Особенно для стационарных систем хранения энергии, где важны доступность материалов, стабильная работа и безопасность. Например, для сглаживания разницы между дневной и ночной нагрузкой на электросеть, резервного питания или накопления энергии от возобновляемых источников. Какие современные приборы помогают Вам проводить эксперименты? — В работе я использую рентгеновский дифрактометр. Он помогает исследовать кристаллическую структуру материала, сканировать и просвечивать электронные микроскопы для изучения формы, размера и состава частиц, а также потенциостаты для оценки электрохимических свойств. — Основная часть оборудования доступна в нашем центре. Остальные исследования проводятся на базе других научных центров. А какие правила безопасности стоит соблюдать в Вашей работе? — В нашей работе можно выделить 2 части: химическую лабораторию и приборную лабораторию. — В химической лаборатории важно соблюдать общие правила безопасности при работе с реактивами: правильно обращаться с химическими веществами и не оставлять без наблюдения эксперименты, которые требуют контроля. — В приборной лаборатории большое значение имеет аккуратность и чистота. Загрязнение образца или рабочего места может повлиять не только на результаты измерений, но и на состояние оборудования. Поэтому безопасность в нашей работе не только защита человека, но и ответственное отношение к уникальным приборам. Какие открытия в физической химии последних лет Вы считаете наиболее важными? — На мой взгляд, одно из важных изменений последних лет связано с развитием искусственного интеллекта и компьютерного моделирования в химии. Эти методы помогают быстрее искать перспективные соединения и заранее прогнозировать свойства материалов. — Конечно, они не заменяют эксперимент, но заметно ускоряют путь от гипотезы к ее проверке. В будущем, я думаю, эта связь будет становиться теснее и может изменить то, как вообще ведется научная работа. Какими достижениями в Вашей научной деятельности Вы особенно гордитесь? — Посмотреть на свою диссертационную работу, как на основу для проекта с прикладным потенциалом мне помогла победа в конкурсе «Студенческий стартап». — А еще одним из важных достижений для меня стала победа в конкурсе академической мобильности и последующая стажировка на предприятии. У меня была возможность получить ценный опыт и увидеть, как устроены исследовательские и производственные процессы на более высоком уровне, познакомиться с новой средой и специалистами. Какие навыки сегодня необходимы молодому ученому в области физической химии? — На мой взгляд, в научной работе многое становится яснее только в процессе: когда начинаешь читать, пробовать, ошибаться, обсуждать и постепенно разбираться. Если есть интерес и готовность начать, то постепенно появится и опыт, и уверенность. — Я думаю, что ключевые навыки для молодого ученого во многом универсальны и не зависят от конкретной области: это умение работать с неопределенностью, доводить работу до результата и критически оценивать то, что получилось. А еще важно придерживаться плана и не уходить в сторону. Что бы Вы хотели, чтобы общество лучше понимало о работе ученых? — За каждым научным результатом стоит кропотливая работа, вклад многих людей и продолжение уже достигнутых результатов. Наука редко делается в одиночку. Это постепенный и коллективный процесс. И часто случается так, что многое в науке начинает меняться с изучения конкретных проблем. Вы остались изучать науку в Кирове. Чем это было мотивировано? Почему не уехали в более крупный город? — В Кирове мне предложили заняться