Порталы Indicator.Ru и InScience.News продолжают юбилейную серию публикаций, посвященную 110-летию Южного федерального университета, который отсчитывает свою историю от эвакуированного в Первую мировую войну в Ростов-на-Дону Варшавского Императорского университета. Сегодня мы поговорили с Владимиром Гутерманом, доктором химических наук, профессором, главным научным сотрудником химического факультета Южного федерального университета.

— Давайте начнем для разнообразия с переднего края. Чем в науке занимаетесь вы лично и ваш достаточно большой коллектив?

— Наша тематика — это каталитически активные материалы для устройств водородной энергетики. Это катализаторы, в основе которых наночастицы драгоценных металлов и их сплавов, которые наносятся на носители, и в зависимости от свойств этих материалов, от того, как мы их сможем получить, какого качества они будут, эти катализаторы будут работать лучше или хуже. В итоге топливный элемент или электролизер для получения водорода с этими катализаторами тоже будет иметь более или менее высокие характеристики

Мы давно занимаемся этой тематикой. Впервые я ее освоил, работая в Институте передовых технологий компании Samsung в Южной Корее. Там мне понравилась тематика катализаторов для водородной энергетики, я вернулся сюда, и здесь мы начали ею заниматься, постепенно развиваясь.

Сейчас мы себя позиционируем (коллеги так говорят, и мы с удовольствием в это верим) как одну из лучших, может быть, лучшую в России лабораторию, которая занимается катализаторами для топливных элементов и электролизеров.

Но это если брать в общем. Если говорить о последних событиях, недавно создана в рамках нашей программы Южного федерального университета «Приоритет-2030» новая лаборатория, руководителем которой я и являюсь. В рамках этой лаборатории важно было сделать поворот на так называемые продуктовые прикладные результаты, чтобы это была не наука в чистом виде, а нечто, что можно передать коммерческому партнеру и использовать на производстве. Мы разрабатываем методику, которая позволяет синтез наночастиц и катализаторов, которые эти наночастицы содержат, превратить в процесс, в ходе которого можно вести мониторинг происходящих превращений. То есть, на наш взгляд, раньше это осуществлялось так: загрузили какие-то компоненты в раствор, нагрели, пропустили какой-то газ, подождали два часа, вынули, отфильтровали и посмотрели, что получилось. Что происходило в реакционной смеси эти два часа — непонятно.

Мы решили, что будет здорово, если мы сможем посмотреть, как происходит этот синтез, что меняется в процессе. Это может быть разной глубины уровень, можно понимать, во что превращаются реагирующие частицы на каждом шаге и так далее. Это очень сложно, потому что при детальном исследовании требует дорогостоящих методов, синхротрон например, каких-то специальных условий, использования разбавленных растворов. Но у нас ведь речь идет о прикладном применении. Этот синтез идет прямо на производстве, и технолог должен понимать, как он идет, что происходит здесь и сейчас, где начинаются отклонения какие-то, проблемы.

И мы предложили методику, достаточно простую и в то же время информативную. В растворе последовательно протекают окислительно-восстановительные реакции, меняя окраску раствора. И у нас идет постоянный мониторинг изменения окраски раствора с помощью микрокамеры. Мы ее оцениваем, компьютерная программа раскладывает эту окраску на три компонента и параллельно измеряется редокс-потенциал системы, который меняется из-за того, что вещества постоянно реагируют друг с другом, во что-то превращаются.

Эти зависимости соотносятся друг с другом в реальном времени, и таким образом можно следить за тем, как это происходит. Характерные моменты в жизни системы очень хорошо отражаются в рамках этого мониторинга. Мы уже сделали довольно простой приборчик, первый тестовый экземпляр для того, чтобы это было стационарно воспроизводимо. Получили первые хорошие результаты, опубликовали статьи в этой области, и нам кажется, что мы на правильном пути, чтобы раскрыть — мы сами придумали этот термин — «черный ящик жидкофазного синтеза». Он еще потому черный, что там в конце наночастицы платины образуют черный раствор. И мы теперь умеем, пусть не все, что хотелось бы, но какие-то важные моменты наблюдать.

— Насколько я знаю (а я как человек, занимающийся водородной тематикой, знаю точно), у вас не только научная история, но ваш синтез наночастиц, синтез катализаторов, перешел уже в какое-то опытное производство. Это тоже важная и не самая простая вещь. Даже перейти от лабораторного синтеза к малотоннажному производству — это непросто. Можно про этот «фазовый переход» рассказать?

— Мы постоянно занимались научными делами, параллельно создавая так называемую интеллектуальную собственность, патенты, которые были связаны с методами синтеза. И появилась идея, которую я раскрывать в деталях не буду. Но в общем — использовать некие вещества, которые как бы вредны для катализа, но при производстве катализатора могут дать очень хороший результат.

Мы попробовали, и у нас действительно получились удивительные материалы. Мы даже не ожидали, что это получится так хорошо. И мы поняли, что наши катализаторы очень хороши, в тех малых количествах, которые мы делаем в лабораторных условиях. Примерно в это же время появилась какая-то компания в России, которая занималась беспилотными летательными аппаратами, дронами на основе водородных технологий, и они приобретали катализатор в компании Johnson Matthey со сложной логистикой. Они спросили, не можем ли мы сделать для них катализатор, аналогичный по характеристикам катализатору этой компании. Мы предложили наши образцы, они их проверили и сказали: «Вау, у вас классный катализатор, он очень хорошо работает, А не хотите ли вы такой катализатор производить?»

Тут появилась программа «Старт», мы заявились в эту программу, «Старт» от фонда Бортника, и выиграли грант, создали малое предприятие. Это произошло в конце декабря 2017 года. Все полученные средства мы вложили в этот процесс, о котором вы говорили — в масштабирование технологии. Но мы уже понимали, что по физико-химическим основаниям она может быть масштабирована, надо было просто отработать это, попробовать. Мы это сделали и стали производить эти катализаторы. Мы их и сейчас производим, их продает это малое предприятие «ПРОМЕТЕЙ РД». Проблема в том, что водородные технологии в России развиваются медленно, и потребителей немного. Это не Китай, к сожалению.

— К слову, если говорить о водородных технологиях. Когда я сам пришел в эту область, это было семь лет назад, был пик водородного хайпа и в России, и во всем мире. И я наблюдаю, как идет этот процесс, как с любой технологией, с искусственным интеллектом, с геномикой, со всем остальным, у нас сначала есть завышенные ожидания, потом разочарование, а потом стабилизация. В водороде мы сейчас где?

— Я тоже немножко разочарован, что это не идет по возрастающей, как ожидалось. Тем более я эти планы увидел впервые где-то в 2003 году. Я увидел план развития до 2050 года Европейского экономического сообщества. Переход на водородную экономику, на водородную энергетику. Реализация таких глобальных проектов, наверное, не может идти все время вперед. И бывает шаг вперед, два шага назад. Сейчас такой период, это еще связано очень сильно с политическими событиями. Например, взять Соединенные Штаты Америки, отношение администрации Трампа иное, нежели было у администрации Байдена, и это влияет на технологии.

Сейчас в пионера таких технологий превратился Китай. Но это все равно неуклонное развитие, которое от планов может отставать в какие-то моменты, наверное, может их опережать в какие-то моменты. Поэтому мы спокойно к этому относимся, считая, что это неизбежное будущее. И человечество, на мой взгляд, как ребенок в каком-то смысле. Чисти зубы, иначе у тебя они будут болеть. Но болеть они будут через 5 лет, и что я буду чистить зубы сейчас?

Есть проблема глобального потепления. Мы ее видим и понимаем, но мы спорим о его причинах, вкладе человека, надо ли нам на это реагировать, а может и не надо внедрять водород, а может… Это нормальные колебания, но то, что тематика будет продвигаться и реализовываться — это однозначно да. В России сейчас ситуация сложная, и понятно, что осталось какое-то время, чтобы эффективно использовать газ, нефтяные эти дела. И поэтому Россия тоже не спешит встать на путь водородных технологий, обладая такими ресурсами углеводородов. Но это неизбежно, на мой взгляд, и рано или поздно придется это развивать. Мы шутим у себя: наша технология все никак не превратится в мейнстрим, но зато она все время — светлое будущее человечества. Вот я примерно так отношусь к колебаниям в отношении водорода.

— Вы все-таки водородной каталитикой занимались не всегда. Пришли в Samsung, посмотрели, полюбили, начали этим заниматься активно. Расскажите о своем пути до этого. Как Вы в науку пришли? Почему химия? Почему катализ? И вот что было до того?

— Это такой простой и сложный путь одновременно. Будучи школьником, я попал в кружок «Юный химик» при Химическом факультете Южного федерального университета.

— Это было тогда в Ростовском государственном университете?

— Да, это было в Ростовском государственном университете. Родители сказали: пойди, химия может быть интересной. У меня сестра была химик, уже она была аспирантом на тот момент. Я пришел, написал какой-то экзаменационный листик, потом я понял, что я половину задачи решил неправильно. Но меня все равно в этот кружок взяли, наверное, остальные еще хуже решили. В этом кружке я увидел сильных, толковых ребят, которые разбираются в химии много лучше меня, и подумал, что мне тоже надо входить в эту когорту, не уступать им. Стал больше читать. Когда чем-то занимаешься, начинаешь понимать, разбираться, тебе нравится. Потом уже я стал юным химиком, победителем олимпиад, и уже как бы и выбора не было, куда идти. Пошел на химфак.

На химфаке я хорошо учился, на «отлично» — всего одна четверка за все время обучения у меня была случайно. И как-то в колхозе, «на помидорах», я познакомился с одним из преподавателей кафедры электрохимии. Я чем-то ему понравился, он позвал меня заниматься наукой к себе. Тогда в Ростове еще не было кафедры электрохимии — она появилась примерно в то время, когда я пришел туда: отпочковалась от кафедры физической химии под руководством Валентина Петровича Григорьева. Там работали выдающиеся люди и хотелось этому уровню соответствовать. Я старался быть хорошим исследователем, потом тоже естественным путем я попал в аспирантуру. Тогда был большой конкурс в аспирантуру, желающих было довольно много. Я поступил, учился в аспирантуре, и мой руководитель — Наум Маркович Гонтмахер — был очень хорошим организатором науки, но он интересно формулировал задачи — давал какую-то общую формулировку и говорил: работайте.

И мне пришлось работать самостоятельно. Бывает, аспирантам дают подробные планы исследования, ставят задачи, а тут получилось, что я сам должен многое придумывать.

Это было сложно, требовало много времени, но я стал учиться придумывать, сам ставить себе задачи. Закончил аспирантуру, через некоторое время защитился, еще спустя какое-то время я работал в НИИ ФОХ в нашем институте научным сотрудником, потом на кафедре инженером, потом появилось на кафедре место ассистента.

Тогда я занимался литиевой тематикой, электрохимическое внедрение лития в алюминий, другие металлы, такая интересная тема. Но всегда были проблемы с оборудованием, постановкой качественного эксперимента. В какое-то время появились проекты, где Валентин Петрович руководил, а я был ответственным исполнителем и фактически организовал работу. Появились сотрудники, появились первые аспиранты, но потом, в конце 90-х стало все печально, начало разрушаться.

И как раз в это время мне говорили: что ты там баклуши бьешь? А что делать? Грантов почти нет, в РФФИ мы начали гранты только получать… Говорят: напиши диссертацию сейчас, пока есть время. И я написал, защитил докторскую диссертацию, даже не зная для чего. И в этот момент появился Samsung и пригласил приехать, просто посмотреть, как они работают. Для меня это было так удивительно. «Вы меня приглашаете просто посмотреть? — Да, просто посмотреть». Я слетал туда, посмотрел, там все было классно… Думаю, поработаю, заодно с квартирным вопросом надо было что-то решать. И я там на год решил задержаться, а потом контракт продлили, и я задержался на три года. Но университет про меня не забывал, и я не забывал: было понимание, что вернусь.

И тут в 2005 году я узнаю, что создается Южный федеральный университет, и подумал: «Пора!»

Но было понятно, что вернуться и заниматься литиевой тематикой будет очень сложно, потому что это требует дорогостоящего оборудования, высококачественной лаборатории и так далее, чего здесь не было и в помине. А наша каталитическая тематика в том числе хороша тем, что ее можно начинать, двигаясь от простого к сложному.

Приехал, никто этой тематики здесь не знает, не понимает, сотрудников никаких нет. Позвал студентов химического факультета, предложил создать лабораторию. Показал красивые фотографии — еще никто не видел здесь фотографии наночастиц, которые сделаны в Samsung. Это все было красиво, видимо, вдохновляюще. Ко мне пришли очень хорошие студенты, и мы организовали первую на химическом факультете, реально студенческую лабораторию. Был некий энтузиазм у меня и у них. Мы могли работать без денег какое-то время. Потом мы начали получать гранты и большую часть тратили на оборудование.

Университет первоначально не особо помогал, присматривался. Потом появились какие-то гранты внутри университета, можно было купить оборудование немного. Мы выигрывали эти гранты тоже, и вот началось такое развитие-развитие, и пошло-поехало. И сейчас наш коллектив, я не знаю, как его назвать, наверное, так правильно, научно-образовательный центр в составе двух лабораторий. Это даже не кафедра. Но порядка 80% от внешнего грантового финансирования химического факультета — у нас.

— Насколько стало легче, можно было расшириться или что-то сделать хорошее, когда началась программа «Приоритет 2030»? Помогает вам?

— Мы присматривались какое-то время. Там появились стратегические проекты, и мы присматривались к этим проектам. Когда появилась возможность, подали заявку, и тоже в конкурсе выиграла наша лаборатория. Таким образом появилась вторая лаборатория в дополнение к первой. И сейчас в нашем коллективе все молодые — я один немножко порчу статистику, но поскольку они молодые, то лаборатория отличная, более 80% молодых ученых.

Юридически у нас две штатных лаборатории, порядка 24 сотрудников, включая студентов, у нас работают студенты на полставки лаборантами-исследователями. Уже восемь кандидатов наук, мои ученики позащищались. Их защитилось больше, но некоторые уходили, а эти остались. И только один остался из первого состава лаборатории.

— В нашем проекте мы рассказываем еще об истории ЮФУ. Что вы можете рассказать о своем учителе, Валентине Григорьеве.

— Валентин Петрович Григорьев — блестящий ученый. Очень известный ученый и организатор науки. Человек, который очень многое сумел. Мы не сразу понимаем, что важно не только быть таким человеком, который разбирается в фундаментальных основах науки, а создать коллектив, организовать его, задать какие-то тренды и направления. И Валентин Петрович был человеком, который создал третью в СССР кафедру электрохимии, которая появилась в Ростовском государственном университете.

Он был очень демократичным человеком. Это имело свои плюсы и минусы, потому что он позволял людям, когда он видел в людях потенциал, позволял им заниматься тем, чем они хотят. И я ему за это очень благодарен, потому что я со своей тематикой выпадал из кафедральной темы. Кафедра занималась в основном коррозией металлов, электроосаждением металлов. Были выдающиеся такие профессора, умницы, Экилик Владимир Викторович, Кузнецов Валерий Владимирович, они отдельные темы выполняли в рамках этой стратегической дороги. Но в какой-то момент стало ясно, что эта тема, тематика тоже устаревает. И Валентин Петрович стал спрашивать, куда дальше двигаться. В классической электрохимии уже все открыто — что делать дальше. Наверное, этот разговор был уже после того, как я из Кореи вернулся, а я уже там много послушал, включая лекции Нобелевских лауреатов, которые туда приглашались, посмотрел, чем занимается Samsung, и у меня было уже свое какое-то понимание.

И я предложил двигаться в сторону материалов. И нужно сказать честно, Валентин Петрович, он же был уже большой ученый, пожилой человек, ему сложно перестраиваться. Но он не сказал мне, давайте, Володя, вы будете заниматься коррозией, потому что у нас вся кафедра занимается коррозией. Он сказал: если хотите, давайте, занимайтесь этой тематикой. И я какие-то робкие попытки предпринимал, чтобы кафедру на этот путь сориентировать как-то. Но я был молод, а там работали корифеи, которые меня послушали, наверное, улыбнулись и сказали: ну-ну, давай копошись сам.

Пик развития кафедры и того, чем занимался Валентин Петрович, пришелся на конец 70-х, начало 80-х годов. Тогда это была очень интересная работа. Отсюда отпочковалось несколько прикладных тематик. До сих пор, например, успешно работает предприятие Инкормет, которое занимается ингибиторами коррозии для разных приложений.

Мы изменили тематику и сейчас оказалось, что эта тематика хороша, потому что она актуальна и мы продвинулись далеко, в научном сообществе наши работы хорошо принимают. И выпускники кафедры электрохимии 21го века, они увидели прикладной потенциал, пошли сюда. И это можно было при Валентине Петровиче, в силу его порядочности, демократизма - он позволял людям развиваться в тех направлениях, в которых они хотели развиваться.

Мне вот кажется, иногда люди понимают отношения «учитель-ученик» как в школе, что учитель научил тебя решать какие-то задачки, и ты стал крутым перцем, и теперь ты умеешь решать эти задачи. На самом деле все сложнее. То есть в жизни моей было много людей, и Валентин Петрович одно из первых мест занимает, среди тех, глядя на которых, я многому учился.

Но это не означает, что я учился у него именно каким-то формулам, как работать с ингибиторами коррозии и оценивать их эффективность, скорее общему подходу к делу, уровню интеллекта, умению решать какие-то задачи, умению взаимодействовать с людьми, организовывать работу. И наших профессоров замечательных, Экилика, Кузнецова, я их всех считаю своими учителями, хотя моей тематикой тогда на занимался никто.

Но я очень благодарен Валентину Петровичу, и, конечно, его роль в том, что мы серьезных результатов достигли, велика.

— А вы сами какой учитель для своих учеников?

— Ну это сложно, давайте конкретнее.

— Хорошо, модельная ситуация. Пришел к вам студент и говорит, я хочу заниматься наукой. Что вы ему говорите?

— Ну, смотрите. Вначале было сложно, потому что я, будучи таким молодым профессором, находился в пустой лаборатории, и не было ни одного сотрудника-помощника, чтобы помогать. И эти студенты, они еще ничего не знали, они только хотели знать. И приходилось заниматься с каждым, но то, что это была лаборатория, это помогало, потому что это были не только занятия с каждым конкретно. Мы постоянно проводили общие семинары, читали и обсуждали статьи, я находил что-то, рассказывал, ставил перед ними какие-то задачи, например, прочитать статьи и доложить всем. Мы это обсуждали, параллельно пытались ставить какие-то эксперименты. Среди этих студентов появились лидеры, которые стали помогать другим, поскольку они, работая руками, обсуждали какие-то вещи, и шло такое взаимообучение друг друга.

Чем хороша лаборатория — когда восемь толковых студентов работает — не надо каждого учить всему. Научил чему-то одного, он попробовал сам, еще больше улучшил навыки, и он помог научиться другим. Потом, когда они защитились, у меня уже появились помощники. Мы к тому времени и методические пособия издали по нашей тематике с помощью университета, и определенную приборную базу приобрели.

Если честно, то сейчас я со студентами много не занимаюсь. Я студентам рассказываю основные какие-то моменты, определяю задачи стратегически. У меня есть классные помощники, которые с ними работают прямо в лаборатории, учат их выполнять нужные эксперименты, я тоже участвую в какой-то части, в начальной скорее всего, вот ребята здесь мне кажется не так, здесь давайте вот это изменим, и потом я участвую в обсуждении результата. Они приходят, вот есть у нас свежеиспеченный кандидат, очень толковый парень, Кирилл Олегович Паперж, он приходит со студентом, и мы садимся, смотрим результаты и обсуждаем их.

Кирилл и сам очень толковый тоже, он нашего студента Илью учит, а мы с ними потом вместе пишем статьи и патенты. И вот как-то так происходит процесс, общие семинары у нас раз в месяц, мы собираемся, обсуждаем результаты, все слушают друг друга, задают вопросы. Студенты уже мотивированы, потому что это не просто по книжкам химию учить — сдал-забыл. Они знают, для чего это, интересуются, запоминают.

— Финальный вопрос. Я задаю его абсолютно всем ученым, с которыми беседовал. В каждой науке есть какие-то вещи, свои Эвересты, свои вершины. Самый простой пример в математике — задачи тысячелетия, которые еще не решены, неизвестно как решать. В вашей области, взять катализ целиком или катализ в водородных технологиях, есть ли какие-то задачи, к которым пока не понятно, как приступить, или которые люди пытаются решить, но пока не удается?

— Если брать нашу область, мне кажется, есть несколько сложных задач. Первая задача: все хотят уйти от драгоценных металлов в катализе. И мне пока кажется, что эта задача нереализуемая, но я исхожу из того, что я вижу из тех публикаций и из того общения с учеными, которые говорят, вроде получили хороший катализатор, попробовали его в мембранно-электродных блоках — работает очень плохо. Пока нельзя это сделать.

И поэтому пока мы пытаемся решать прикладные задачи, понимаем, что от платины нельзя уходить, в среднесрочной перспективе она незаменима.

Отсюда возникает второй, более узкий вопрос. Что можно выжать из этой платины? Она же дорогая, и хочется, чтобы платины было мало в катализаторе, но она была там суперэффективна, суперстабильна. И здесь очень много задач неп�