Докажите что за химией будущее
Докажите что за химией будущее
Жизнь современного человека невозможно представить без химии: лекарства, косметика, мебель, посуда, одежда, обувь и транспорт – список того, что мы имеем благодаря этой области науки, можно продолжать бесконечно. В лабораториях научно-исследовательских институтов и предприятий химики, разрабатывая новые материалы и технологии, отчасти определяют, в каком мире мы будем жить.
Об особенностях важной для общества профессии расскажет кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии химического факультета БГУ Татьяна Свиридова.
– Татьяна Викторовна, молодые люди, выбирая профессию, определяют свое будущее. Насколько сегодня востребованы специалисты в области химии?
– Направлений, в которых могут работать химики, очень много: от фармацевтической технологии и нефтехимии до клинической медицины, косметологии и судмедэкспертизы. Практически все, что мы видим вокруг себя – химические материалы. Если удалить химию из нашей жизни, то мы окажемся в каменном веке, хотя даже тогда человек добывал огонь, а это уже маленький «химический опыт».
Работа химика, в частности химические исследования – крайне затратная вещь. Именно поэтому современная химия ради химии не имеет никакого смысла: никто не будет тратить деньги на то, чтобы получить какое-то вещество, которое никогда никому не понадобится. Химики творят будущее, занимаясь тем, что имеет практическое применение. Наверное, поэтому наши выпускники, как правило, не имеют проблем с трудоустройством и зачастую даже могут выбирать из нескольких предложений от работодателей.
– Химия прочно ассоциируется с лабораторными работами и экспериментами, а насколько важное значение имеет теоретическая подготовка?
– Ребята, которые собираются связать свою профессиональную жизнь с химией, должны любить учиться. Если мы говорим о химии, то это колоссальное количество фактического материала, и овладеть им – тяжелый труд. Ярким примером является Д. И. Менделеев, создатель периодической системы. Ведь его заслуга была не в том, что он случайно, как думают многие, расположил химические элементы по возрастанию атомных масс, а в том, что увидел закономерность в таком расположении. Дмитрий Иванович, обладая колоссальным объемом фактических знаний о структуре и химических свойствах большого круга неорганических веществ, внешнем виде кристаллов и их растворимости, увидел в полученной системе закономерность и смог ее сформулировать. Более того, ряд элементов, которые на тот момент не были открыты, он предсказал, описав с огромной точностью свойства их соединений.
Со времен алхимии каждый химик – это исследователь, открывающий что-то новое. Поэтому будущим химикам необходимо развить способность постоянно учиться и непрерывно совершенствоваться. Главная задача школьника, который хочет стать химиком, – накопить базовые знания, а также выработать стремление к новому, неосвоенному.
Студенты нашего факультета учатся довольно много. Иногда их занятия длятся с утра до позднего вечера. В частности, продолжительность лабораторных занятий на нашем факультете – шесть часов. В то же время, студенты осознают, что будущие химики должны много трудиться, и если они не отработают положенные часы в лаборатории, то не смогут стать квалифицированными специалистами.
– Каким школьным предметам стоит уделять особое внимание будущему химику?
– Не секрет, что некоторые знания, которые мы получаем в школе, напрямую не пригодятся нам в будущей жизни. Однако не следует забывать, что школа всесторонне развивает человека и формирует у него систему знаний и навыков, которые могут косвенно понадобиться в работе.
Например, будущему химику кроме своего профильного предмета необходимо иметь знания по физике и математике, ведь если он поступит на химический факультет, то будет изучать высшую математику и физику на протяжении нескольких семестров. Без этих знаний будет просто невозможно освоить физико-химические и физические методы исследования, статистическую термодинамику, квантовую химию, моделирование химических процессов и т. д. Также в школе стоит уделить внимание информатике, поскольку она способствует алгоритмизации мышления, что необходимо, в первую очередь, при планировании химического эксперимента.
Может это и не очевидно на первый взгляд, но химику нужны и гуманитарные предметы: история, литература, языки. Они развивают коммуникативные навыки, учат формулировать свои мысли, что критично для того, чтобы в будущем писать научные статьи или читать лекции. Химик, как и представители многих других профессий, в своей работе сталкивается с разными людьми и культурами и должен уметь поддержать диалог, а для этого надо быть человеком образованным. Конечно, не обязательно, чтобы в школьном аттестате были одни десятки, но надо суметь найти баланс и уделять достаточно внимания и сил всем предметам, ведь школа не просто так называется общеобразовательной.
– Какие качества следует развивать в себе человеку, если он собирается связать профессиональную жизнь с химией?
– Кроме хорошей теоретической подготовки, будущий химик должен обладать любознательностью и обязательно аккуратностью. Ведь химические профессии могут быть достаточно опасными. В нашей практике зачастую происходят непредвиденные ситуации: что-то разбилось, синтез пошел явно не так, как ожидалось и т. п. Простой пример: нет ничего сложного в том, чтобы нагреть раствор на плитке. Но даже такая простая операция может стать опасной, если не учесть летучесть компонентов раствора, их реакционную способность при повышенной температуре и т. д. Именно поэтому еще в школе ученики осваивают азы техники безопасности при работе в химической лаборатории.
Современная школа стремится привлекать хороших учеников к подготовке научных проектов. Очевидно, что настоящие научные исследования могут быть реализованы только в стенах университета, однако даже такая «школьная» наука оказывается мощным фактором в формировании качеств будущего профессионала. Подготовка школьных научных проектов в совокупности с участием в олимпиадах и выступлением на школьных конференциях помогает сформировать лидерские качества школьника, умение поставить перед собой цель и прийти к конечному результату. Если в химию приходит человек с твердым характером, то он будет точно знать, чего конкретно хочет, легко найдет свое направление, будет в нем работать и уже на начальном этапе начнет добиваться результатов. Например, в прошлом году моя студентка-первокурсница (победительница олимпиад) захотела поехать на конференцию в Брест. Мы очень переживали, отправляя ее туда одну, волновались, чтобы она доехала и благополучно вернулась, а в итоге, будучи самой юной на конференции, она получила грамоту за лучшее выступление.
Аспирант кафедры неорганической химии химфака БГУ
А. Логвинович проводит исследования неорганических фоторезистов на атомно-силовом микроскопе
– Одно из направлений, в которых может себя реализовать химик – наука. Какие есть преимущества в карьере ученого?
– Во-первых, быть ученым – это престижно во все времена. Люди науки, как правило, занимают особое место в обществе, к ним относятся с уважением. Во-вторых, это постоянное общение с коллегами из научного круга – людьми, у которых их работа вызывает интерес и юношеский задор. К тому же, в науку постоянно приходит молодежь, которая заряжает позитивом и энергией. В-третьих, у химиков довольно много возможностей участвовать в конференциях, конкурсах грантов, ездить на стажировки. Это и общение, и возможность обмена опытом, и постоянное самообразование. В-четвертых, работа ученого – непрерывный поиск, позволяющий ему забыть о скуке, неопределенности жизненных целей. Практикующему химику не ведома ситуация, когда себя нечем занять.
И наконец, маленький, но приятный бонус… Результаты статических исследований показывают, что продолжительность жизни ученых больше среднестатистической, что, по-видимому, является результатом активной умственной деятельности.
Валерия БОНДАРЧИК
Информация, размещенная на этом портале, является интеллектуальной собственностью Редакции. Все права защищены. Перепечатка разрешается только с гиперссылкой на kem.by.
Copyright © 2016 Журнал «Кем Быть?». All Rights Reserved.
Зелёная химия: принципы будущего
«Зелёная химия – научное направление в химии, включающее в себя усовершенствование химических процессов, которые положительно влияют на окружающую среду»
Зелёная химия – научное направление в химии, включающее в себя усовершенствование химических процессов, которые положительно влияют на окружающую среду.
В последнем выпуске академического журнала «Science» говорится о будущем, в котором материалы и химические вещества, составляющие основу нашей экономики, станут скорее целебными, чем токсичными; возобновляемыми, а не истощающимися; разлагаемыми, а не устойчивыми к разложению.
12 принципов зелёной химии
Один из авторов исследования, профессор в области химии окружающей среды Пол Анастас, в 1998 году совместно с Дж. С. Уорнер в своей книге «Зелёная химия: теория и практика» сформулировали двенадцать принципов «Зелёной химии», которыми следует руководствоваться учёным, работающим в данной области:
Пути, по которым должна развиваться зелёная химия, можно сгруппировать по следующим направлениям:
Зелёная химия – основа будущего
Новое исследование содержит документ «Проектирование для будущего зеленой химии», который иллюстрирует четкое представление о необходимом развитии зелёной химии. Автором статьи является исследовательская группа из Йельского университета (Yale School of Forestry & Environmental Studies).
«Основная идея заключается в том, что зелёная химия должна быть основой того, как мы будем заниматься химией в будущем», – говорит автор исследования, научный сотрудник Центра зеленой химии и зеленой инженерии в Йельском университете Ханно Эритропель. Он объяснил, что слишком часто оценка химических веществ и процессов, используемых для их производства, сосредоточена исключительно на том, насколько хорошо они функционируют, но не учитывает их потенциальное воздействие на окружающую среду в течение всего жизненного цикла. Когда дело доходит до химического производства, системное мышление должно использоваться для создания устойчивых, нетоксичных и пригодных для переработки химических веществ – от стадии проектирования, производства и использования до утилизации.
В исследовании учёные утверждают, что ошибки химической промышленности за прошедшее столетие необходимо не повторять в будущем – и передовые исследования и инновации в области зелёной химии доказывают это. Они подчеркивают, как достижения в области зеленой химии уже начали процесс переосмысления всего, от пластмассы до фармацевтики, сельского хозяйства, электроники, производства и хранения энергии и т. д. Достижения до сих пор являются убедительными, но, по словам учёных, это только начало.
«Поразительные достижения зеленой химии и зеленой инженерии пока бледны по сравнению с мощью и потенциалом этой области в будущем», – утверждает профессор Анастас.
Пока исключение, а не правило
И, хотя существует множество примеров того, как зелёная химия увеличивает экономическую прибыль, улучшая здоровье людей и окружающую среду, она все же является скорее исключением, чем правилом. Необходимо, чтобы зелёная химия и зелёная инженерия выполнялись систематически и в обязательном порядке, так как это просто способ, которым вся химия должна создаваться в будущем.
Наука с фантастикой
Например, если автомобили все чаще будут оснащать электродвигателями, а не двигателями внутреннего сгорания, изменится не только система привода: инфраструктура также претерпит значительные изменения. Используя различные сценарии, футурологи пытаются помочь компаниям подготовиться к гипотетическим изменениям и заранее разработать соответствующие стратегии.
Попытки найти ответ на ключевой вопрос «Что может оказать долгосрочное воздействие на специализированные химические компании?» дали старт проекту по изучению возможных сценариев будущего для специализированной химической промышленности. Ученые Evonik Industries AG разработали сценарии будущего для специализированных химических продуктов. Они будут использоваться для быстрого и целенаправленного внедрения инноваций, а также для оценки и обновления долгосрочных стратегий.
Группа долгосрочного корпоративного прогнозирования компании Evonik потратила двенадцать месяцев на разработку основы для своих сценариев: были опрошены более 100 экспертов в области химии, политики и экономики, как работающих в компании, так и сторонних. Также использовалась информация из других источников, таких как международные футурологические конгрессы (более 15) и исследования. Эксперты проделали кропотливую работу по выявлению и анализу ключевых факторов и их влияния, экстраполяции потенциальных событий и объединению их в правдоподобные, последовательные сценарии.
Директор по инновациям компании Evonik Ульрих Кюстхардт (Ulrich Kuesthardt) видит большие возможности в многогранном характере будущих сценариев: «Сейчас мы начинаем использовать результаты сценариев будущего для наших инновационных процессов и стратегий». Планы предусматривают проведение семинаров, на которых участники проанализируют влияние сценариев на такие вопросы, как инновационная среда, бизнес-модели и ожидания клиентов, а также условия труда и движения материалов. В дополнение к этому подразделения и даже целые региональные структуры компании Evonik будут использовать сценарии для проверки надежности существующих стратегий, их дальнейшей доработки, если это необходимо, и планирования новых стратегий.
Evonik делает акцент на шести направлениях инновационного роста: экологичное питание, решения в области медицины, передовые пищевые ингредиенты, мембраны, косметические решения и производство добавок. Запланированные компанией инновации в этих областях нацелены на то, чтобы к 2025 году увеличить объем продаж на 1 миллиард евро.
Первоначальные усилия уже привели к успеху: в 2018 году компания Evonik достигла продаж в этих растущих областях более чем на 250 миллионов евро. Общие расходы на научные исследования и разработки (НИОКР) в этом году были на уровне предыдущего периода и составили 459 миллионов евро.
Evonik представлена в более чем 100 странах мира. В 2018 финансовом году объемы продаж компании, в которой работают более 36 тысяч сотрудников, составили 15 миллиардов евро, при этом прибыль от основной деятельности (скорректированная EBITDA) составила около 2,6 миллиарда евро.
РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени Д.И. Менделеева
Mendeleev University of Chemical Technology
За какими технологиями будущее современной химии рассказали ученые РХТУ в «Сириусе»
В Образовательном центре «Сириус» закончился мартовский цикл научно-популярных лекций по химии и химической технологии от ведущих ученых Менделеевского университета. Лекции прошли в рамках Международного года Периодической таблицы.
Первым перед одаренными школьниками выступил ректор РХТУ, доктор химических наук, профессор РАН Александр Мажуга. Он рассказал ребятам, как ученые создают модифицированные наноматериалы для борьбы с раковыми заболеваниями. Научная группа, в которую входит ректор Менделеевского университета, работает над созданием новых материалов для лечения рака.
«То, чем занимается моя научная группа, и ряд других ученых в России и за рубежом, – это создание носителей для лекарств, – отметил Александр Мажуга. – Идеальная картина выглядит так: лекарство загружается внутрь контейнера, вводится в организм, доставляется до определенного места, где и производится его ‘’высадка’’». Чтобы идеальная картинка стала реальностью, необходимо подобрать «правильные» материалы. Ими могут быть: липосомы, мицеллы, дендримеры, а также ряд наночастиц из оксидов металлов, золота.
Контейнер с лекарством должен содержать в себе четыре функции: доставку, визуализацию, сенсор и манипуляцию. Идеальный наноматериал невидим для иммунной системы, отличает опухоль от здоровой ткани, им можно внешне манипулировать – чтобы выпустить лекарство в нужном месте, а также наблюдать за его перемещениями в организме. Один из таких материалов – это магнитные наночастицы на основе оксидов железа. В медицине они используется для диагностики (МРТ) и в терапии (доставка лекарств, гипертермия, генная терапия).
«В нашей лаборатории мы развиваем методы получения наночастиц магнетита в качестве контрастных средств. Выбрали очень тяжелое заболевание – опухоль головного мозга, которую важно визуализировать на ранней стадии. Мы нанесли на наночастицу альбумин – это белок, составляющий до 60 % от общего количества белков плазмы крови. У нас получились маленькие агрегаты из магнитных наночастиц размером 40 нанометров. Сейчас мы проводим доклинические испытания и тестируем наши контрастные средства на разных этапах заболевания. Оказалось, что уже на второй день развития опухоли мы можем четко ее визуализировать», – рассказал ректор. Видеозапись лекции Александра Мажуги можно посмотреть по ссылке.
Следующую научно-популярную лекцию прочитал доцент кафедры биотехнологии Андрей Белодед. Он рассказал об антибиотиках. Антибиотики – это природные вещества или их производные, подавляющие рост и/или убивающие бактерии. Сейчас существует масса проблем, которая возникает во время их применения: аллергия, побочные эффекты, неблагоприятное воздействие на печень и гибель естественной микрофлоры. Но все они могут быть исключены, если была назначена подходящая терапия.
Другая проблема – резистентность или устойчивость к антибиотикам – остается с нами и приобретает все более глобальные масштабы. Заболевание, которое 15 лет назад успешно излечивалось с помощью антибиотиков, сейчас не поддается терапии. Связано это с тем, что от разработки одного антибиотика до его внедрения проходит около десяти лет, а резистентность может возникнуть уже за два года. Учёные нашей страны ежедневно трудятся над решением этих вызовов.
Доцент кафедры ЮНЕСКО «Зеленая химия для устойчивого развития» Анна Макарова назвала пять правил ответственного обращения с химией. Первое правило – живи в гармонии с миром. Второе правило – опасны не химические вещества, а наше незнание и безответственность. 2.0% смертности от всех заболеваний и 1.7% всех потерянных лет здоровой жизни (DALYs) обусловлены воздействием химических веществ и отравлениями на рабочих местах (= 1.2 миллиона смертей и 25 миллионов DALYs в 2004 году). Это сравнимо со смертностью от малярии, рака легких и туберкулеза. Но химическое вещество опасно только в том случае, если попало в организм. Таких путей всего три: через пищевод, через дыхательные пути и проникновение через кожные покровы.
Третье правило: знания – сила, знания – безопасность. Всегда нужно обращать внимание на маркировки, которые наносят на упаковки в магазинах. Это знаки опасности: для здоровья человека, для окружающей среды или физико-химические опасности. Четвертое правило – ответственное потребление. Например, множество химических веществ содержится в краске. Чтобы предотвратить их попадание в организм, стоит соблюдать правила безопасности: носить марлевую повязку и перчатки, проветривать комнату, не хранить банки с краской в жилом помещении. Пятое правило – мы в ответе за то, что получили и/или использовали. Химики создали двенадцать правил «зеленой» химии, которые могут удовлетворить потребности современного общества без вреда для потомков. Посмотреть их можно по ссылке.
Ассистент кафедры химической технологии стекла и ситаллов Георгий Шахгильдян рассказал о необычных применениях стекла. Сейчас в нашу жизнь активно входят биостекла. Они нашли применение в самых разных областях, от ортопедической хирургии до стоматологии. Существует метод лечения рака с использованием стекла. Радиоэмболизация – это терапия, суть которой состоит в облучении раковых клеток радиацией. Кроме того, стекло активно применяется в промышленности: стеклоткань, светоотражающие стеклошарики, пеностекло и жидкое стекло.
Сейчас на кафедре стекла РХТУ разрабатывают прозрачные ситаллы. Это материал, который выглядит как прозрачное стекло, но в его структуре есть выращенные нанокристаллы, которые придают ему прочность. Использовать ситаллы можно для решения проблемы низкой прочности экранов мобильных устройств. Ученые РХТУ хотят разработать такой материал, который можно вырабатывать в виде тонкой ленты с последующей ее нанокристаллизацией и созданием тонкой ситалловой структуры. Проектом заинтересовалась компания LG CHEM, входящая в мировой холдинг LG.
Предполагается, что лекции профессоров РХТУ для участников образовательных программ «Сириуса» пройдут на протяжении всего 2019 года. Школьникам прочитают лекции по основным направлениям научных исследований университета: «Химия для жизни», «Химическое производство будущего», «Геном материалов», «Зеленая химия».
Докажите что за химией будущее
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Будущее химии
Задача химии будущего – конструирование материалов и устройств из «кирпичиков» вещества на супрамолекулярном, атомно-молекулярном, ядерном и кварковом уровнях организации материи. Каждый из уровней предоставляет уникальные возможности и практически неограниченный творческий простор для химика-конструктора.
На супрамолекулярном уровне из кирпичиков в виде макромолекул, нанотрубок и графеновых пластинок будут строить наномашины, занимающие промежуточное положение между живыми и неживым. Эти наномашины можно будет использовать как протезы органелл в живых клетках, или даже создавать на их базе полностью искусственные квазиклетки, способные к адаптации и самовоспроизведению («серая слизь»). Нанотехнология движется вперед семимильными шагами, и уже в ближайшем будущем «серая слизь» станет реальностью.
На атомно-молекулярном уровне «кирпичиками» являются индивидуальные атомы. В не столь отдаленном будущем будут изобретены молекулы веществ, обладающих свойствами, поистине революционными с точки зрения технологического эффекта. Например:
вещества, самопроизвольно восстанавливающие прежнюю твердую форму при затвердевании из расплавленного состояния («серебристая слизь»),
универсальные растворители, которые можно выборочно настроить на растворение практически любого заданного вещества и удаление его из смесей с другими веществами,
мегамолекулярные вещества, каждая частичка которых представляет собой миниатюрный суперкомпьютер,
В далеком будущем будут сконструированы новые типы кварковых ансамблей, преобразующие причинную структуру пространства-времени. Устройства, собранные из индивидуальных кварков, позволят экранировать реальность и устраивать Большие взрывы.