ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние)

Академик В.А.Кабанов, доцент Л.Д.Ужинова

Кафедра высокомолекулярных соединений и наука о полимерах

Кафедра основана в 1955 г. Организатором и первым заведующим кафедрой был академик Валентин Алексеевич Каргин (1907-1969).
С 1970 г. кафедру возглавляет Заслуженный профессор МГУ, академик В.А. Кабанов.

Из истории науки. Научная область и соответственно дисцип-лина, которую сегодня называют "Высокомолекулярные соединения" (ВМС), зародилась в конце прошлого – начале нынешнего столетия в рамках трех, тогда еще не слишком связанных друг с другом наук: органической химии (синтез), коллоидной химии (изучение растворов и дисперсий высокомолекулярных веществ) и физики (изучение структуры и механических свойств полимерных тел).

Интерес к этим исследованиям был обусловлен в первую очередь множившимися практическими применениями полимеров, значение которых как незаменимых материалов непрерывно возрастало в связи с потребностями различных отраслей промышленности: каучуки, искусственные и синтетические волокна, пластмассы и органические стекла, лако-красочные покрытия. В этот же период постепенно прояснялась определяющая роль полимерных веществ в живой природе: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды.

Однако, главной причиной того, что к началу 1950-х годов наука о полимерах сформировалась в самостоятельную область химии, стало осознание решающей роли "макромолекулярности" как необходимого общего качества, благодаря которому полимерные вещества соответствующего химического состава и строения способны выполнять все столь разнообразные функции, перечисленные выше. Проще говоря, только тела, построенные из длинных молекулярных цепей, могут обладать свойствами высокоэластичных резин, высокопрочных нехрупких волокон и пластиков, твердых тел, способных набухать в жидкостях, поглощая их в количестве сотен и тысяч процентов от собственного исходного объема. Только из макромолекул могут быть построены вещества с "магиче-скими" свойствами белков и нуклеиновых кислот.

Кроме того, цепочечное строение макромолекул кардинальным образом влияет на закономерности, проявляющиеся при их синтезе и химических превращениях их функциональных групп, в том числе через посредство специфических физических факторов, обусловленных макро-молекулярностью и отсутствующих в реакциях низкомолекулярных веществ.

В.А. Каргин сыграл огромную роль в становлении науки о полимерах как интегрированной области знания. Начав свою научную карьеру как классический химик-аналитик и физико-химик, он в конце 1930-х годов впервые показал (совместно с С.П. Папковым и З.А. Роговиным), что растворы полимеров, вопреки тогдашним представ-лениям - суть термодинамически обратимые системы, подчиняющиеся правилу фаз. Исследования механических свойств полимеров в широком интервале температур привели В.А. Каргина к принципиально важным выводам о природе их физических и фазовых состояний. Идея о связи надмолекулярной (теперь бы сказали супрамолекулярной) структуры с физико-механическими свойствами полимера, высказанная в середине 1950-х годов, в дальнейшем получила многочисленные эксперименталь-ные подтверждения. В современной науке о полимерах - это один из краеугольных камней. Но тогда эта идея пробудила глубокий интерес физико-химика Каргина к химии полимеров: синтезу и химической модификации макромолекул как средствам направленного формирования надмолекулярной структуры полимерных тел. Она же определила методологию и маршруты исследований школы В.А. Каргина в последующие годы.

Из истории кафедры. До начала 1950-х годов В.А. Каргин, будучи одним из ведущих физико-химиков страны и крупнейшим специалистом в области полимеров, не был напрямую связан с высшей школой. В 1953 г. заведующий кафедрой коллоидной химии химического факультета МГУ академик П.А. Ребиндер пригласил его прочесть спецкурс для студентов дипломников. Этим было положено начало деятельности В.А. Каргина в Московском университете.

Следующим шагом (1955 г.) стало решение ректора МГУ академика И.Г. Петровского об организации на химическом факультете новой кафедры для подготовки исследователей в области полимеров с широким университетским образованием. До этого времени в технических ВУЗ'ах страны существовали "полимерные" кафедры, но лишь узко-технологической направленности (только каучуки и резины или только волокна, или только пластмассы). Заведовать первой университетской кафедрой высокомолекулярных соединений был приглашен академик В.А. Каргин.

Первыми научными сотрудниками и преподавателями на кафедре стали проф. П.В. Козлов и ст. науч. сотр. С.Я. Мирлина; первыми студентами-дипломниками и выпускниками 1956 г. были ныне академики В.А. Кабанов, Н.А. Платэ, Н.Ф. Бакеев и канд. хим. наук М.Б. Константинопольская.

Стратегическая концепция, интегрирующая химию, физико-химию и физику полимерных веществ в единую научную область, была положена В.А. Каргиным в основу строительства новой кафедры. Эта же концепция послужила основой первой университетской образовательной программы. В.А. Каргин считал, что для подготовки современных специалистов-"полимерщиков" широкого профиля необходимо, чтобы на кафедре были представлены и развивались исследования во всех главных "точках роста", определяющих научный прогресс области в целом. Поэтому каждому из составлявших тогда еще немногочисленный научно-педагогический штат было определено свое самостоятельное направление исследований. В.А. Кабанов занялся структурно-химическими аспектами управления реакциями роста полимерных цепей в процессах полимери-зации, Н.А. Платэ - структурно-химической модификацией полимеров, Н.Ф. Бакеев - изучением механизмов структурообразования при переходе от изолированных макромолекул к полимерным телам, С.Я. Мирлина - полиэлектролитами как моделями биополимеров, П.В. Козлов - структур-но-механическими свойствами полимерных материалов.

Основным научным итогом стратегии, предложенной академиком В.А.Каргиным, поначалу стало установление ряда нетривиальных явлений и эффектов, многими воспринятых как экзотика. На самом деле эти исследования положили начало нескольким магистральным направлениям в современной науке о полимерах, активно развиваемым в наши дни не только в МГУ, но и во многих других ведущих лабораториях мира.

На кафедре были разработаны принципы и методы структурно-физической модификации пластмасс и волокон, позволившие без химического вмешательства существенно изменять их механические свойства, разработаны основы теории реакционной способности функциональных групп макромолекул с учетом влияния соседних звеньев, конформации цепи и межмолекулярных взаимодействий.

В 1960 г. было впервые установлено явление микрофазового разделения в блок- и привитых сополимерах, как оказалось, имеющее общий характер для этих классов полимерных материалов. Неочевидный, но инициированный именно этим открытием, поворот к исследованию надмолекулярной структуры гребнеобразных полимеров в конечном счете привел к созданию нового класса термотропных жидкокристаллических полимеров с мезогенными группами в боковой цепи. В 1985 г. Н.А. Платэ и В.П. Шибаев за эти исследования были удостоены Государственной премии вместе с группой других ученых, добившихся к тому времени за пределами МГУ существенных результатов в исследовании жидко-кристаллических полимеров. Разработка принципиально новых физиологически активных композиций стала результатом глубокого изначального интереса В.А. Каргина к никем до того не исследовавшемуся биологическому действию функционализованных синтетических полимеров на живой организм.

В 1960 г. было открыто и в дальнейшем исчерпывающе объяс-нено явление аномально быстрой низкотемпературной полимеризации твердых мономеров при фазовых переходах: стекло-кристалл. В 1980 г. эти работы принесли В.А. Кабанову Ленинскую премию, разделенную с В.И.Гольданским, Н.С.Ениколоповым (ИХФ АН СССР) и А.Д.Абкиным (НИФХИ им. Л.Я. Карпова), каждый из которых внес свой вклад в создание общей физико-химической картины аномально быстрого роста полимерных цепей в твердой фазе. На кафедре впервые в мире был осуществлен небиологический синтез макромолекул на макромо-лекулярных матрицах; разработаны принципы полимеризации мономеров, химически активированных комплексообразователями; синтезированы и детально изучены новые интерполиэлектролитные и полимерколлоидные комплексы, открыты кооперативные реакции полиионного обмена и замещения с их участием, которые нашли важные практические применения в ряде областей.

В последние несколько лет получены важные результаты в области моделирования взаимодействия полиэлектролитов (включая ДНК) с биологическими мембранами. В качестве моделей использованы специфически модифицированные латексные частицы и липосомы. Принципиально новый аспект в понимании механизма компактизации ДНК открывается, благодаря исследованиям растворов ее комплексов с мицеллообразующими поверхностно-активными веществами в неполярных органических растворителях.

В первый год существования кафедра располагала лишь двумя небольшими комнатами в основном здании химического факультета. Годом позже (1957) после введения в строй корпуса радиохимии кафедра получила половину его первого этажа (10 модулей по 20 м2 каждый). Небольшому коллективу этого было достаточно, чтобы вести экспериментальную работу с участием студентов и аспирантов. Но о развертывании учебного практикума, подкрепляющего общефакультетский лекционный курс, в этих условиях не могло быть и речи.

Важную роль в дальнейшей судьбе кафедры сыграло решение об ускорении развития химической науки и промышленности в нашей стране. Одним из пунктов принятого в 1958 г. постановления предусматривалось строительство на территории МГУ лабораторно-учебного корпуса полимеров. Строительство шло не быстро. Однако, к концу 1965 г. корпус был завершен, и кафедра заняла отведенные ей помещения площадью свыше 2000 м2, где она располагается и по сей день (лабораторный корпус "А").

Необходимое в связи с расширением увеличение численности учебно-научного персонала кафедры в основном проводилось путем приема на работу лучших из ее выпускников (студентов и аспирантов). Отбор был очень строгим. В.А.Каргин занимался им непосредственно.

В короткие сроки был создан общий практикум, который впервые был методически спланирован так, что его выполнение позволяло студенту экспериментально ознакомиться с важнейшими особенностями полимерных веществ, привносимыми их цепочечным строением. Становление практикума в свое время потребовало значительных усилий со стороны всех ведущих сотрудников.

Прошло 10-12 лет, и кафедра высокомолекулярных соединений превратилась в крупный научно-образовательный центр, пользующийся признанием во всем мире. За 44 года здесь подготовлено более 700 молодых специалистов.

За годы существования кафедра сотрудничала в общей сложности с несколькими десятками академических и отраслевых научно-исследо-вательских институтов, участвовала в современных разработках, спектр которых простирается от полимеров для современной техники до полимеров для иммунологии и биотехнологии. Особое значение на протяжении многих лет имело сотрудничество с Институтом хлорорганических продуктов и акрилатов в г. Дзержинске Нижегородской обл. (теперь НИИ полимеров им. акад. Каргина). В.А. Каргин с момента создания этого института и до конца своих дней был его главным научным консультантом, а студенты первого и многих последующих выпусков кафедры проходили там производственную практику. В начале 70-х годов по инициативе тогдашнего директора С.А.Аржакова научные связи между институтом и кафедрой были существенно расширены. В частности, были созданы объединенные рабочие группы из сотрудников кафедры и НИИ, которые занимались решением конкретных научно-технических задач, согласованно используя экспериментальные базы обеих организаций. Для исследователей с университетским образованием такой опыт оказался исключительно ценным. Вместе с тем непосредственный контакт универсантов и технологов привел к быстрому воплощению фундаментальных результатов в новые технологические решения, в первую очередь, для создания и совершенствования полимерных авиационных материалов.

В 50-60-х годах кафедру посещали известные зарубежные ученые: лауреат Нобелевской премии проф. Дж. Натта (Италия) и его ученики, проф. П. Коррадини и проф. П. Пино, один из "отцов" науки о полимерах проф. Г. Марк (США), неоднократно приезжая в Москву и встречаясь с учеными кафедры, высоко оценивал научно-исследовательскую и учебную работу, проводившуюся в ее стенах. Общение с ними в период, когда международные научные связи нашей страны только начали развиваться, сыграло существенную роль в расширении кругозора молодых сотрудников, укрепляя их уверенность в собственных силах. Активно привлекая талантливую молодежь на кафедру ВМС, В.А Каргин всеми силами способствовал их участию в крупных международных научных конференциях и симпозиумах.

Кафедра сегодня. На кафедре работает 88 сотрудников (15 докторов и 43 кандидата наук).

Структура кафедры, сформированная В.А. Каргиным в 1965 г., с тех пор не претерпела существенных изменений. В состав кафедры входят 6 научно-исследовательских и 1 учебная лаборатория (общий практикум). Ниже приведен их перечень.

  • Лаборатория полимеризационных процессов (зав. проф. В.Б. Голубев)
  • Лаборатория химических превращений полимеров (зав. проф. В.П. Шибаев)
  • Лаборатория полиэлектролитов и биополимеров (зав. член-корр. РАН А.Б. Зезин)
  • Лаборатория полимеров для медицины и биотехнологии (зав. проф. С.А. Аржаков)
  • Лаборатория структуры полимеров (зав. проф. А.Л. Волынский)
  • Лаборатория физики и механики полимеров (зав.проф. В.И.Герасимов)
  • Общий практикум (зав. доцент А.Д. Антипина)

В научно-исследовательских лабораториях проводятся исследо-вания по приоритетному направлению: "Современные проблемы химии и физико-химии полимеров" (руководитель - акад. В.А. Кабанов).

Основой учебного процесса, проводимого кафедрой в рамках МГУ, служат общий курс и общий практикум по высокомолекулярным соединениям.

Курс "Высокомолекулярные соединения" читается для всех студентов химического факультета на 4-ом году обучения (профессор В.П. Шибаев). В адаптированных вариантах он также читается для студентов некоторых специальностей биологического и почвенного факультетов (член-корр. РАН А.Б. Зезин, проф. В.А. Изумрудов), а также для студентов высшего колледжа наук о материалах (доц. М.С. Аржаков) и высшего химического колледжа РАН (академик Н.А. Платэ).

Курс дает общие представления о полимерном состоянии вещест-ва, строении изолированных макромолекул и структуре полимерных тел, об особенностях их физико-химических свойств, о способах синтеза высокомолекулярных соединений, их химических превращениях, о поведении полимеров в растворах.

Общий практикум содержит 6 экспериментальных разделов: "Синтез полимеров", "Химические превращения и модификация полиме-ров", "Растворы полимеров", "Полиэлектролиты", "Структура полимеров", "Механические свойства полимеров". Эти разделы включают около 40 экспериментальных работ, из которых 6 являются обязательными (по одной из каждого раздела). В практикуме имеется дисплейный класс, в котором студентам предоставляется возможность ознакомиться с метода-ми математического моделирования различных процессов, протекающих при синтезе и модификации полимеров, а также производить обработку экспериментальных данных на персональных компьютерах. В практикуме создана автоматизированная система обучения и контроля знаний студентов.

Кроме того, студентам и аспирантам кафедры предлагаются углубленные специализированные курсы лекций. Чтение спецкурсов сопровождаются спецпрактикумом по экспериментальным методам иссле-дования полимеров. Задачи по методам ЭПР, ЯМР, ИК-спектроскопии, рентгенографии, электронной микроскопии, светорассеянию, флуоресценции, динамометрии (всего 9) поставлены и выполняются в соответствующих научно-исследовательских лабораториях.

С 1986 г. кафедра получила право формировать группу для углубленного изучения ВМС из числа студентов, зачисленных на первый курс. Студентам этой группы уже в первом семестре читается вводный курс лекций по ВМС. Кроме того, их знакомят с научно-исследовательскими работами, проводимыми на кафедре. Ко времени окончания семестра студент выбирает научную тему и лабораторию, в которой выполняет свою первую курсовую работу.

На 2-ом курсе студенты группы ВМС продолжают работу в лабораториях кафедры, знакомятся с применением современных численных методов в химии полимеров и выполняют курсовую работу по специальности. Следует отметить, что студенты, выбравшие на 1-ом курсе группу ВМС, в ходе дальнейшего обучения при желании могут свободно перейти на любую другую кафедру химического факультета. Защиты курсовых работ проходят в рамках научных студенческих конференций. Жюри из числа ведущих сотрудников кафедры и приглашенных оценивает работы и по результатам определяет победителей и призеров. Жюри также рекомендует лучшие из защищенных работ на конкурсы и другие молодежные научные конференции. На 3 и 4 курсах некоторые общеобразовательные курсы для студентов группы ВМС читаются отдельно от общего потока по специально адаптированным программам.

В заключительном периоде обучения студенты слушают 3-4 спецкурса по выбору и выполняют спецпрактикум. Практика по химической технологии для студентов группы ВМС организована в Институте нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН.

Таким образом, выпускники кафедры приобретают глубокие знания в области полимеров и универсальные экспериментальные навыки в области современных методов их исследования.

КАБАНОВ ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ (р. 1934). Заведующий кафедрой химии высокомолекулярных соединений (с 1970), действительный член РАН (1987), профессор (1970), доктор химических наук (1966). Член Президиума РАН (с 1988), академик-секретарь Отделения общей и технической химии РАН (с 1991). Руководитель группы новых методов полимеризации (1962-1987) и главный научный сотрудник Института нефтехимического синтеза РАН.

Области научных исследований. Кинетика и механизм полиме-ризации, интерполимерные комплексы и интерполиэлектролитные реак-ции; моделирование биополимеров и создание биологически активных полимерных агентов (в том числе искусственных иммуногенов); полимер-ные металлокомплексы и гель-иммобилизованные металлокомплексные катализаторы.

Основные научные достижения. Открыл и объяснил явление аномально быстрой низкотемпературной полимеризации твердых моно-меров при фазовых переходах стекло-кристалл (1970-е гг.); открыл и исследовал спонтанную полимеризацию 4-винилпиридина на полианион-ных матрицах и другие специфические реакции полимеризации (возмож-ность моделирования матричного биосинтеза макромолекул); обосновал концепцию комплексно-радикальной полимеризации виниловых и аллило-вых мономеров как особой разновидности полимеризационных процессов, в которых комплексообразователи выступают в роли катализаторов или замедлителей элементарных актов роста, обрыва и передачи цепи; уста-новил особенности радикальной полимеризации ионных мономеров (1980-е гг.); обнаружил и количественно исследовал реакции макромолекуляр-ного обмена и замещения в интерполиэлектролитных комплексах, которые играют решающую роль в явлениях молекулярного узнавания и самосборки супрамолекулярных полиэлектролитных структур (моделиро-вание процессов в биологических системах).

[ Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние) ]




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