ChemNet
 

К 80-летию Карповского института

А. П. Симонов

АЛЕКСАНДР ПАВЛОВИЧ СИМОНОВ доктор физико-математических наук, профессор, генеральный директор ГНЦ РФ НИФХИ им.Л.Я.Карпова.
Область научных интересов: лазерная физика и химия.
103064 Москва, ул. Воронцово поле, 10, тел. (095)917-32-57, факс (095)975-24-50,
е-mail: simonov@cc.nifhi.ac.ru

4 октября 1918 г. Коллегия Отдела химической промышленности ВСНХ России приняла решение организовать при Отделе Центральную химическую лабораторию, которая должна была помочь воссоэдать, а точнее построить заново на современной научной базе химическую промышленность страны, разрушенную в годы первой мировой и гражданской войн. Эта лаборатория быстро превратилась в исследовательский институт, названный впоследствии именем эаведующего Отделом Л. Я. Карпова, очень много сделавшего для становления лаборатории. Теперь это Государственный научный центр Российской Федерации "Научно-исследовательский фиэико-химический институт имени Л. Я. Карпова"
(ГНЦ РФ НИФХИ им. Л. Я. Карпова).

По приглашению Л. Я. Карпова Центральную химическую лабораторию воэглавил известный ученый биохимик А. Н. Бах, возвратившийся в Россию после многолетней эмиграции. Ему удалось привлечь к работе в лаборатории группу талантливых молодых ученых и вместе с ними с самых первых дней ее сушествования создать творческую атмосферу активного научного поиска. Девизом исследований, проводимых в лаборатории, а эатем в Институте, стала неразрывная свяэь науки и практики.

Отсутствие в стране в те годы специализированных исследовательских органиэаций химического профиля, необходимость быстро решать постоянно возникающие при интенсивном строительстве новой индустрии технологические проблемы обусловили необычайно широкий спектр направлений работ в Лаборатории, а затем и в Институте. Результаты деятельности коллектива Института оказались весьма плодотворными, о чем можно судить даже лишь по некоторым из успешно решенных проблем: получение жирных кислот из нефти, изобретение и организация производства карболита (проф. Г. С. Петров); разработка метода электролитического цинкования железа (проф. Д. В. Степанов) и технология золочения звезд Кремля; создание коллоидно-химического способа крепления грунтов, примененного затем при строительстве Московского метрополитена; разработка рецепта получения триплекса безосколочного автомобильного и авиационного стекла; посмертное бальзамирование тела В. И. Ленина
(проф. Б. И. Збарский).

По мере развития химической промышленности, появления новых прикладных институтов химического профиля и укрепления заводских лабораторий все большую долю в работах Института занимают теоретические проблемы физической химии, фундаментальные исследования. Он становится головным физикохимическим институтом страны. От него отпочковывается ряд лабораторий, на базе которых организуются новые научно-исследовательские институты со специализированной тематикой работ. Среди них Институт азотной промышленности, Институт пластических масс, Институт искусственного волокна, Угольный институт, Институт специальной химии и др., позже Коллоидно-электрохимический институт АН СССР (разделившийся впоследствии на Институт фиэической химии АН СССР, Институт электрохимии АН СССР),
Институт катализа СО АН СССР, НИИ по технико-экономическим исследованиям в химической промышленности (НИИТЭХИМ). За время существования НИФХИ им. Л. Я. Карпова около двадцати отлично оснащенных лабораторий вместе с высококвалифицированным персоналом, возглавляемых крупными учеными, перешли во вновь создаваемые или уже функционирующие другие институты.

По мере эволюции Карповского института в направлениях его исследований, разумеется, происходили определенные изменения. Однако многие из них, ключевые в физической химии, сохраняются и продолжают успешно развиваться. Физикохимия поверхностных явлений - одно из важнейших направлений работ в Институте в предвоенные годы - остается основным в нескольких лабораториях и теперь. Результаты экспериментальных и теоретических исследований адсорбции и электрохимических явлений (акад. А. Н. Фрумкин с сотр.) стали базой электрохимической теории электродных процессов, растворения и пассивации металлов, коррозии металлов и сплавов (акад. Я. М. Колотыркин с сотр.). Предложены методы защиты металлов от коррозии, ингибирующие добавки и коррозионно-стойкие материалы для электродов, использующихся в электрохимических промышленных технологиях
(проф. Г. М. Флорианович, докт. хим. наук В. В. Городецкий, канд. хим. наук 3. В. Касаткин).

Проблемы катализа -  установление механизмов каталитических процессов, построение теории, поиск эффективных катализаторов для конкретных химических реакций - решаются в Институте на базе результатов исследований в области химической кинетики. Кинетические модели процессов успешно применяются в расчетах химических аппаратов, для выбора технологических схем и их оптимизации. Примерами могут служить реализованные в промышленном масштабе технологии синтеза аммиака, конверсии оксида углерода и природного газа, газификации угля, оксихлорирования этилена и восстановления нитробензола в анилин (акад. Г. К. Боресков,
проф. М. И. Темкин, проф. А. И. Гельбштейн, А. К. Аветисов и сотр.).

Оснащение Института уже в 70-х годах достаточно мощной электронно-вычислительной техникой обеспечило возможность проведения недоступных ранее вычислительных экспериментов с использованием кинетических моделей сложных многостадийных и многомаршрутных процессов с учетом тепло- и массопереноса и гидро- и аэродинамических особенностей потоков реагентов и продуктов. Это создало дополнительные возможности для развития одного из основных направлений деятельности Карповского института - разработки теоретических основ химической технологии (акад. Г. К. Боресков, чл.-корр. М. Г. Слинько,
проф. Г. М. Островский, проф. В. А. Каминский и др.). Исследования адсорбции активных частиц - атомов и радикалов, а в последнее время электронно- и даже колебательно-возбужденных молекул на поверхности полупроводников привели к более глубокому пониманию механизмов хемосорбции и к созданию эффективного метода полупроводниковых зондов для исследования свободнорадикальных процессов и высокочувствительных химических сенсоров детекторов кислорода, хлора, других атомов, радикалов и молекул в газах и жидкостях (проф. И. А. Мясников, проф. Э. Е. Гутман с сотр.).

Другая ветвь исследований явления адсорбции дала материал, важный для теории ионного обмена и хроматографии (проф. Н. Н. Туницкий, проф. К. И. Сакодынский,
проф. А. И. Касперович и др.), а их дальнейшее развитие привело к созданию теории мембранных процессов и разработке новых высокоэффективных мембран для разделения газовых и жидких смесей (проф. С. Ф. Тимашев с сотр.).

В настоящее время в Институте активно развиваются исследования свойств поверхности и управления ими путем воздействия ионных и электронных пучков, низкотемпературной плазмы, лазерного излучения, а также при их комбинированном действии с использованием современных экспериментальных методов (техника ультравысокого вакуума, Оже-спектроскопия, термодесорбция, вторичная ионная эмиссия, лазерная импульсная десорбция и др.). Большое внимание уделяется физикохимии тонких слоев, пленок и покрытий. Изучаются элементарные процессы, характерные для различных способов их получения (плазмо- и лазерохимическое осаждение, полимеризация из газовой фазы, эпитаксия, напыление), размерные эффекты, связь между структурой и свойствами (проф. С. Я. Пшежецкий, проф. В. К. Потапов,
проф. А. П. Симонов и др.). Разрабатываются методы синтеза и изыскиваются новые сферы применения защитных покрытий, формирующихся в результате газофазной полимеризации и-ксилиленов (проф. И. Е. Кардаш с сотр.). Решаются проблемы высокотемпературной сверхпроводимости тонких оксидных пленок (проф. Ю. Я. Томашпольский с сотр.).

Развитые теоретические представления о поверхностных явлениях и практические разработки в этой области результаты многолетних исследований в Институте (акад. В. А. Каргин,
проф. А. И. Рабинович с сотр.).

Что касается аэродисперсных систем, то именно в Карповском институте зародилась наука об аэрозолях в нашей стране (проф. Н. А. Фукс, акад. И. В. Петрянов с сотр.). В знак международного признания выдающихся заслуг одного из основоположников этой науки Н. А. Фукса Международная ассоциация аэрозольных обществ учредила премию имени Н. А. Фукса за крупные достижения в исследованиях аэрозолей и первая премия была вручена сыном
Н. А. Фукса профессору Калифорнийского университета Ш. Фридлендеру в 1990 г. на конгрессе по аэрозолям в г. Киото. Через четыре года лауреатами премии стали проф. Б. Лу из Миннесотского университета (США) и проф. О. Трайнинг из Венского университета (Австрия). Именем Н. А..Фукса названа также улица в г. Ганновере (ФРГ), на которой расположен Институт аэрозолей, организовавший в своих стенах мемориальный музей Н.А.Фукса

В начале 30-х годов развернулись систематические исследования закономерностей возникновения, распространения и гибели аэрозолей самых разных видов (дымов, туманов, радиоактивных аэрозолей) и их поведения в различных условиях в статических и импульсных электромагнитных полях, в Космосе и т.п. (проф. А. А. Лушников, проф. Б. И. Огородников). Параллельно разрабатывались теория и способы фильтрации аэрозолей. Знаменитые фильтры "ФП" (фильтры Петрянова) и разработанная в Институте концепция "стерегущей защиты" решили проблему обеспечения чистой среды и защиты персонала на предприятиях атомной, электронной, химической, металлургической и других отраслей промышленности. Нетканые материалы фильтров из ультратонких полимерных волокон находят сейчас применение в новых сферах, например, в качестве сепараторов для аккумуляторов, фильтров шумов, а результаты исследований аэрозолей заняли достойное место в решении глобальных экологических проблем, а также при разработке новых оригинальных аэрозольных технологий (проф. Б. Ф. Садовский,
Н. Б. Борисов).

Строение вещества - еще одно стержневое направление исследований Института в течение многих лет. Сотрудники Карповского института оказались среди пионеров в постановке и решении таких фундаментальных вопросов физической и квантовой химии, как строение вещества на атомно-молекулярном уровне, природа и механизмы элементарных процессов в химических превращениях, взаимосвязь между микро- и макромиром. Сочетание современных теории и эксперимента - вот тот методический подход к проводимым исследованиям, который обеспечил успех. Значительный вклад в становление и развитие квантовой химии внесли
акад. Я. К. Сыркин, чл.-корр. Ю. Б. Румер, проф. А. А. Жуховицкий, проф. М. В. Волькенштейн, проф. М. Е. Дяткина и др. В Институте плодотворно работал талантливый немецкий физик
Г. Гельман, эмигрировавший из фашистской Германии, автор первой научной монографии "Квантовая химия", ученый, чьим именем названа одна из теорем квантовой химии (теорема Гельмана - Фейнмана).

Квантовая химия, постоянно оставаясь в поле внимания ученых Института, развивалась вместе с расширением круга ее приложений. Предложенные модели и методы квантовохимических расчетов позволили построить теорию электронного строения молекул, объяснить с ее помощью природу многих систем и прогнозировать их свойства. Это - проводящие полимеры, донорно-акцепторные кристаллы с переносом заряда, недавно синтезированные металлоорганические ферромагнетики Миллера, комплексы переходных металлов, проявляющие высокую каталитическую активность, насыщенные углеводороды, ароматические и гетероароматические соединения, обладающие спектрально-люминесцентными и фотохимическими свойствами, радиационно-химические эффекты в конденсированных средах и др.

Создана новая теория реакций с переносом заряда в полярных растворителях, закладывающая основы для применения современных квантовохимических методов в расчетах кинетики этого важного класса химических реакций. Разрабатываются эффективные алгоритмы и методы компьютерных расчетов энергетики реакций с учетом свойств среды, в которой они протекают. Возможность и умение быстро выполнять rpoмоздкие вычисления с помощью имеющейся в Институте современной компьютерной техники вывели эти и смежные работы на качественно новый уровень. Все шире в Институте используются неэмпирические квантовохимические расчеты, методы молекулярной динамики, компьютерное моделирование сложных систем и процессов. В упомянутых и многих других исследованиях в этой области самое активное участие принимали проф. М. В. Базилевский, проф. И. А. Мисуркин, проф. В. Г. Плотников,
докт. физ.-мат. наук В. М. Рябой, доктор физ.-мат. наук Ю. К. Товбин, проф. А. А. Овчинников и др.

Основные понятия, идеи и подходы к трактовке физико-химических явлений, сформулированные и разработанные в теории строения вещества и в исследованиях взаимосвязи между его строением и свойствами, так или иначе, используются практически во всех ведущихся в Институте работах, обогащая их содержание. Все это позволяет дать убедительную интерпретацию получаемых экспериментальных результатов и правильно ставить новые задачи. Проиллюстрировать это можно рядом совершенно различных примеров: разработка систематики молекул по спектрально-люминесцентным свойствам, дающей возможность вести целенаправленный поиск и синтез соединений с заданными спектрально-люминесцентными и лазерными характеристиками (проф. Д. Н. Шигорин, проф. В. Г. Плотников,
проф. Р. Н. Нурмухаметов с сотр.), кристаллохимические исследования (проф. В. К. Бельский с сотр.), выявление взаимосвязи между составом, структурой и свойствами сегнетоэлектриков и синтез на этой основе десятков новых сегнетоэлектриков и высокотемпературных сверхпроводников (проф. Ю. Н. Веневцев с сотр.), установление и интерпретация закономерностей геминальной рекомбинации радикалов и ион-радикалов в конденсированных средах (акад. Х. С. Багдасарьян с сотр.), объяснение природы и механизмов гомогенных каталитических реакций карбонилирования олефинов с комплексами переходных металлов в качестве катализаторов и других процессов металлокомплексного катализа (проф. Э. С. Петров с сотр.). Перечень таких примеров можно многократно расширить.

Практически с первых дней существования Института в его лабораториях были начаты исследования в области химии высокомолекулярных соединений (проф. Г. С. Петров с сотр.). Уже тогда ученые отчетливо понимали огромное значение для народного хозяйства синтетических полимерных материалов. С течением времени это научное направление стало одним из важнейших в Институте. Научные школы, сложившиеся под руководством лидеров полимерной науки академиков С. С. Медведева и В. А. Каргина, успешно продолжают их дело, плодотворно исследуя процессы синтеза высокомолекулярных соединений, строение, структуру и свойства полимеров и композиционных материалов.

В последние годы были выполнены основополагающие работы в области радикальной и ионной полимеризации в системах с сильным межмолекулярным взаимодействием, в частности, касающиеся получения полимеров и сополимеров акриламида, газофазной полимеризации на поверхности твердых тел, твердофазной полимеризации (получение биодеструктируемых полимерных материалов), в области поликонденсации и др. (чл.-корр. А. Н. Праведников,
проф. А. Д. Абкин, проф. И. Е. Кардаш, проф. Э. Н. Телешов, проф. Б. В. Котов,
канд. хим. наук Д. К. Поляков с сотр.). Результаты иэучения структуры и свойств полимеров позволили сформулировать принципы создания высокопрочных высокомодульных материалов на основе традиционных гибкоцепных полимеров (полиэтилен, полипропилен, полиамид, полиакрилонитрил). Установлены и объяснены закономерности специфического процесса деформирования полимерных материалов в адсорбционно-активных жидких средах, позволяющие создавать из полимеров изделия с уникальным комплексом свойств, например, мембраны на основе полимерной матрицы с имплантированным жидким фильтрующим элементом (акад. Н. Ф. Бакеев, чл.-корр. А. Н. Озерин, проф. Ю. К. Годовский с сотр.).

Сравнительно новым полем деятельности Института на фоне его долгой истории можно считать радиационную химию. Это направление окончательно оформилось как область серьезных систематических исследований физико-химических процессов, индуцированных действием ионизирующей радиации (электронные и ионные пучки, жесткое электромагнитное излучение, осколки деления ядер, нейтроны и т.п.), и технологических раэработок на их основе с появлением в начале 60-х годов в составе Института Обнинского филиала с уникальным исследовательским реактором BBP-ц и комплексом современных радиационнохимических установок. С тех пор Карповский институт со своим филиалом становится одним из немногих в мире признанным авторитетным центром радиационно-химических исследований, в котором успешно разрабатывается как теория взаимодействия электромагнитного излучения с веществом и радиационной стойкости материалов, так и радиационно-химические технологии, в том числе опытно-промышленные и промышленные. При этом термин "радиационная химия" следует понимать в широком смысле, фактически равнозначном понятию "химия высоких энергий". Такие направления, как фото-, плазмо-, лазерная химия и ряд других, охватываемых этим определением, также успешно развиваются в Институте (при таком подходе уместно вспомнить, что исследования и прикладные разработки в области фотохимии были начаты в Институте еще в середине 20-х годов проф. А. И. Рабиновичем с сотр.).

Вот только два примера разработанных и реализованных в последние годы промышленных радиационно-химических технологий на базе ядерного реактора. Это технологии получения необходимого для сильноточной электроники материала с превосходным качеством ядерно-легированного кремния с ультраравномерным распределением по объему кристалла примеси (в данном случае фосфора), недостижимым при других способах легирования, и радиофармпрепаратов (генераторы технеция-99, иод-131, иод-123 и др.), исключительно важных в медицинской диагностике и при лечении различных заболеваний. Уже несколько лет Обнинский филиал регулярно снабжает этими препаратами около 300 клиник страны.

Следует отметить характерную особенность Карповского института: будучи крупным многопрофильным исследовательским центром, значительную долю в объеме работ которого занимают исследования академического плана, он всегда имел и имеет тесные творческие связи с промышленными предприятиями различных отраслей.

Даже краткое изложение содержания наиболее значимых результатов исследований, проведенных по всем развиваемым в Институте направлениям, в этой статье невозможно. Хотелось бы только отметить тот факт, что по индексу цитирования научных работ
НИФХИ им. Л. Я. Карпова (информация американских специалистов, "The Scientist", 19 февраля 1990 г.) он входит в десятку лучших научно-исследовательских институтов естественнонаучного профиля страны. Около 70 сотрудников нашего Института лауреаты различных высших государственных премий в области науки и техники, отечественных и зарубежных именных научных премий им. Д. И. Менделеева, В. А. Каргина, Н. С. Курнакова, А. Гумбольдта,
Р. Оппенгеймера, А. Меттлера и др. Многие сотрудники отмечены правительственными наградами, дипломами престижных международных выставок, носят почетные звания.

За прошедшие годы ученые Института опубликовали десятки монографий, справочников, учебных пособий. Некоторые из них вошли в естественнонаучную историю как классические труды по отдельным научным дисциплинам. Назову лишь несколько книг, опубликованных в последние годы:

  • И. А. Мясников, В. Я. Сухарев, Л. Ю. Куприянов, С. А. Завьялов
    "Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях"
    (М.:Наука, 1991);
  • S. F. Timashev
    "Physical Chemistry of Membrane Processes"
    (N.Y. Ellis, Horwood, 1991);
  • Х. С. Багдасарьян
    "Возбужденные состояния и радикальные реакции в жидкой среде"
    (М.: Наука, 1992);
  • В. К. Милинчук, Э. Р. Клиншпонт, В. И. Тупиков
    "Основы радиационной стойкости органических материалов"
    (М.: Энергоатомиздат, 1993);
  • Д. Н. Шигорин с соавт.
    "Электронно-возбужденные состояния многоатомных молекул"
    (М.: Наука, 1993);
  • Ю. А. Попов
    "Теория взаимодействия металлов и сплавов с коррозионно-активной средой"
    (М.: Наука, 1995);
  • Ю. Д. Козлов, А. В. Путилов
    "Технология использования ускорителей заряженных частиц в индустрии, медицине и сельском хозяйстве"
    (М.: Энергоатомиздат, 1997);
  • А. М. Кутепов, А. Д. Полянин, 3. Д. Запрянин, А. В. Вязьмин, Д. А. Казенин "Химическая гидродинамика. Справочное пособие"
    (М.: Бюро Квантум, 1996),
  • С. А. Кабакчи, Г. П. Булгакова
    "Радиационная химия в ядерном топливном цикле. Учебное пособие"
    (М.: изд. центр РХТУ им. Д. И. Менделеева, 1997);
  • Ю. Н. Филатов
    "
    Электроформование волокнистых материалов"
    (М.: Нефть и газ, 1997) и др.

Понимая важность обмена научной информацией, творческого общения и дискуссий, Карповский институт выступил еще в 1930 г. инициатором создания периодических изданий "Журнала физической химии" и его переводной версии "Асtа Physicochimica USSR", где статьи публиковались на английском, немецком или французском языках. Это сыграло очень важную роль в популяриэации достижений советской физикохимической науки на Западе. Сейчас журнал также выходит на русском и английском языках.

Институт и его филиал активно развивают международные контакты, выступают в роли организаторов различных семинаров, конференций. В течение четырех последних лет при Институте успешно действует Международная школа повышения квалификации специалистов в области инженерной химии. Серьезное внимание уделяется в Карповском институте организации современного информационного обеспечения как фундаментальных исследований, так и технологических разработок. Функционирующая в течение последних нескольких лет локальная информационная сеть с выходом в глобальную сеть дает возможность постоянного доступа ученых Института к мировому богатству научных знаний.

Подготовка высококвалифицированных специалистов химиков и физикохимиков всегда была одной из важных задач в работе Карповского института. Например, в 1931 г. в Институте обучалось около 300 лаборантов для центральных заводских лабораторий и институтов химического профиля и 51 аспирант из научной (27) и, так называемой, рабочей (24) аспирантуры. Последняя готовила для заводских лабораторий специалистов высшего звена. В настоящее время в Институте постоянно обучается от 70 до 100 аспирантов, а в шести специализированных ученых советах ежегодно защищается около 40 диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора физикоматематических, химических и технических наук по различным специальностям физической химии, химической физики и химической технологии. Сейчас в Карповском институте и его Обнинском филиале работают три члена РАН, около 70 докторов и свыше 300 кандидатов наук.

Обращаясь к истории Института, нельзя не вспомнить, кроме уже названных, имена выдающихся ученых, в разное время работавших или продолжающих работать в Институте им. Л. Я. Карпова и внесших свою лепту в развитие науки и института. Это Г. Л. Стадников, А. И. Опарин,
Б. Г. Тычинин, М. Я. Каган, И. А. Казарновский, В. А. Киреев, А. М. Моносзон, Р. Х. Бурштейн, Э. Я. Штубер, А. И. Шатенштейн, Б. А. Брунс, Б. Ф. Ормонт, Г. Л. Натансон, М. А. Проскурнин,
Г. С. Жданов, К. А. Кочешков, В. И. Веселовский, М. Ф. Мамотенко, Н. М. Жаворонков, П. П. Шорыгин, Г. Л. Слонимский, А. Р. Гантмахер, В. Л. Карпов, Н. И. Николаев, А. Г. Оутугин, Е. Н. Гурьянова, А. Х. Брегер, Р. П. Озеров, Н. А. Словохотова, А. Н. Родионов, В. В. Лосев. Этот список, конечно же, неполон и лишь в специальном историческом очерке, а не в короткой юбилейной статье можно воздать должное всем сотрудникам, отдавшим делу Карповского института свой талант, труд, частицу души и сердца и создавшим по крупицам атмосферу творчества, традиции, вызывающие чувство гордости быть карповцем. Разумеется, необходимо особо выделить роль в развитии Института его директора в течение более чем трех десятков послевоенных лет академика Я. М. Колотыркина, сделавшего многое для становления Института как хорошо организованной, обеспеченной высококвалифицированным персоналом и оснащенной современной экспериментальной аппаратурой научно-исследовательской организации. Аналогичную роль в развитии Обнинского филиала института сыграли его директора С. П. Соловьев и И. Ю. Бабкин.

Карповский институт имеет хорошее прошлое, он всегда был и остается одним из лидеров физико- химической науки и проводником научных идей и результатов в практику.



Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору