ТЕМЫ
Архив
< Август 2020 >
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31            
Сегодня
Новости науки в Иркутской области

В новой лаборатории ИГУ изучают тайны химии на молекулярном уровне

Иркутск, 15.07.20 (ИА «Телеинформ»), - Студенты химического и физического факультетов ИГУ приступили к работе в открытой в 2020 году в рамках конкурса Минобрнауки России лаборатории квантовохимического моделирования молекулярных систем (ЛКХММС) при научно-исследовательской части ИГУ.

Как сообщает пресс-служба вуза, исследования ведутся с использованием самого современного компьютерного оборудования. Также лаборатория предоставляет возможность для трудоустройства обучающихся.

Новую лабораторию по праву можно назвать молодежной. Почти три четверти сотрудников – молодые ученые, в том числе и студенты. В настоящее время в ЛКХММС работают шесть студентов и один аспирант. Три бакалавра химического факультета работают в должностях лаборантов-исследователей и уже сейчас нарабатывают научный стаж. В этом году, несмотря на введенные ограничительные меры, они смогли полностью завершить свои выпускные квалификационные работы и защитить их на «отлично».

– Пандемия коронавируса внесла значительные коррективы в нашу работу, однако использование вычислительных машин в режиме удаленного доступа позволило нам не останавливать работу ни на один день. Ярким примером могут послужить наши нынешние выпускники-бакалавры, сумевшие в срок завершить основные этапы своих исследований, которые в будущем лягут в основу новых научных статей, – отметил руководитель лаборатории, кандидат химических наук Владимир Орел.

Три магистранта и аспирант ведут свои исследования на должностях младших научных сотрудников. Уже сейчас им можно доверить начальную подготовку только приходящих в лабораторию студентов. А поучиться есть чему: в самом начале новичку нужно будет освоить работу в среде Linux, изучить компьютерные команды и разобраться в способах работы с квантовохимическими программами, научиться четко и правильно фиксировать полученные результаты в таблицах Excel.

– На самом деле, с нынешними вычислительными мощностями не так сложно рассчитать геометрические и энергетические характеристики молекул. Намного важнее и сложнее потом из полученных цифр извлечь ту самую химическую и физическую природу явлений. Разве химикам-экспериментаторам интересны наши цифры? Им, как и нам, теоретикам, важна суть процесса. В моделировании химических реакций это может быть объяснение образования тех или иных продуктов, а с учетом выхода квантовой химии на уровень «химической точности» – прогнозирование возможных взаимодействий между молекулами. В области моделирования спектральных характеристик молекул можно объяснить, почему одно соединение может испускать свет, а другое – нет, и, опять же, прогнозировать подобные явления. Интерпретация результатов – это искусство, от которого можно и нужно получать удовольствие, – рассказывает основатель иркутской школы квантовых химиков, научный наставник лаборатории, доктор химических наук, профессор Надежда Витковская.

Вести свои научные разработки без соответствующего оборудования было бы невозможно. С этим в лаборатории все в порядке – уже сейчас в распоряжении сотрудников ЛКХММС самый мощный парк вычислительных машин в ИГУ, который вскоре планируется удвоить. Современные компьютеры с мощными процессорами (20 физических и 20 виртуальных ядер) будут закуплены на средства гранта и уже до конца года будут введены в строй.

Работа лаборатории ведется по двум основным направлениям: разработка и программная реализация вычислительных методов квантовой химии и их приложение к химическим проблемам, связанным с электронным строением и реакционной способностью молекул. Исследования выполняются в тесном сотрудничестве с Иркутским институтом химии имени Фаворского СО РАН и Гейдельбергским университетом (Германия).

Студенты-химики занимаются моделированием механизмов химических реакций органических молекул. Так, выпускница бакалавриата 2020 года, лаборант-исследователь Анастасия Прадедова моделирует процесс образования дельта-2-изоксазолинов из относительно простых строительных блоков органической химии: кетонов, ацетиленов и гидроксиламина.

– Соединение, механизм образования которого я исследую, обладает потенциально высокой биологической активностью: родственные ему молекулы уже показали себя как лекарственные препараты при лечении туберкулеза и диабета, другие его аналоги эффективны в качестве инсектицидов и гербицидов. Хотя сотрудники института химии получили это соединение экспериментально, было не совсем ясно, как при взаимодействии веществ A, B и C получается сложная циклическая молекула D, через какие стадии химических взаимодействий проходят эти соединения. Понимание внутренней логики этих взаимодействий в идеале позволит управлять и настраивать реакцию, чтобы увеличивать выходы целевых продуктов. В этом году я планирую поступить в магистратуру химического факультета и продолжить свою работу в лаборатории, – говорит она.

Выпускник магистратуры ИГУ Дамир Абсалямов, младший научный сотрудник лаборатории, тоже планирует продолжить изучение механизмов химических реакций, но уже в качестве аспиранта.

– Работа в коллективе квантовых химиков с 2017 года помогла мне добиться хороших результатов: сейчас в моем активе уже три научных статьи, в которых я соавтор, еще одна сейчас проходит процедуру рецензирования. Трудоустройство в лаборатории дало мне хорошую финансовую поддержку, потому что я живу в Ангарске, и затраты на транспорт «съедали» всю стипендию. Сегодня, забрав диплом магистра с отличием из деканата химфака, я уверен в своем будущем, и оно связано с работой в лаборатории, – сказал он.

Руководитель лаборатории Владимир Орел отметил, что работа есть не только для химиков, но и для физиков. Так, группа профессора РАН Александра Трофимова занимается развитием методов изучения электронной структуры атомов и молекул, основанных на теории функций Грина, а также программной реализацией и применением разработанных методов для решения различных задач квантовой химии и молекулярной спектроскопии. Магистрант, младший научный сотрудник Эмма Григоричева рассказала, как она попала в коллектив лаборатории, и чем же занимаются физики в ЛКХММС:

– Мне еще со школы были интересны и физика, и химия. Но о последней многие говорили исключительно как о вредной для здоровья экспериментальной науке (что на самом деле оказалось не так), поэтому я выбрала физический факультет ИГУ. Химия даже спустя время меня не отпустила, поэтому, когда я узнала о существовании лаборатории квантовой химии, решила попробовать свои силы там. Опыт и знания, полученные на физическом факультете, помогли мне в моей работе, ведь квантовая химия – наука на стыке физики и химии. В группе Александра Борисовича Трофимова я занимаюсь теоретическим моделированием фотоэлектронного спектра катион-радикала пиридина, который образуется при отрыве от нейтральной молекулы одного электрона. Мы исследуем природу электронных состояний, получающихся при удалении электрона с самых верхних энергетических уровней, и главная наша задача – рассмотреть влияние этих состояний друг на друга. Такое взаимное влияние (вибронное взаимодействие) может сказываться на реакционной способности молекулы, и это очень важно, так как пиридиновая кольцевая система содержится во многих биологических соединениях, таких как алкалоиды, витамины и ферменты, а также входит в состав более семи тысяч существующих лекарств. Сейчас я учусь в магистратуре химического факультета, было трудно перестроиться, но вскоре, надеюсь, стану магистром химии при имеющейся специальности бакалавра физики.

Квантовые химики ежегодно приглашают заниматься научными исследованиями студентов химического и физического факультетов. Как отмечает Надежда Витковская, студенты «не выполняют лабораторных работ, перед ними ставится актуальная научная проблема, требующая решения». Несомненным преимуществом является возможность дальнейшего трудоустройства в лаборатории на научную ставку и продолжение исследовательской работы уже в качестве сотрудника Иркутского государственного университета.

Сейчас сотрудники лаборатории квантовохимического моделирования молекулярных систем уходят в летние отпуска, но надеются, что уже в сентябре весь коллектив соберется, чтобы с новыми силами продолжить постигать удивительные тайны химической науки.

СПРАВКА:

  • Лаборатория квантовохимического моделирования молекулярных систем НИЧ ИГУ создана в рамках гранта Министерства науки и высшего образования РФ, выигранного в начале 2020 года (20 млн рублей). Основная задача лаборатории – разработка и применение неэмпирических методов и моделей квантовой химии для исследования строения, свойств и реакционной способности молекул в основном и возбужденных состояниях. ЛКХММС является приемником и продолжателем исследований Лаборатории квантовой химии и иркутской школы квантовых химиков, в рамках которой защищено 17 кандидатских и 4 докторские диссертации. Ученики школы в настоящее время работают в университетах и институтах России, США, Германии, Израиля.

 
Новости образования в Иркутской области
Загрузка...
Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования Яндекс.Метрика
  • Все права защищены © ООО «ИРА Телеинформ». Любое использование материалов допускается только при наличии гиперссылки на i38.ru (для интернет-СМИ) или на ИА «Телеинформ» (печатные, эфирные СМИ)
  • Дизайн-концепция © «Gombo Design». Верстка и техническая поддержка © «БайкалТелеИнформ»
  • Регистрационный номер — ИА № ФС 77 - 75717, выдан 24.05.2019 Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)