Химические классы при МГУ
в ГБОУ Школа №171 г. Москвы

Игорь Морозов: "Не думал про применение. Может быть, это и помогло найти интересные вещи"

Игорь Викторович МОРОЗОВ – доктор химических наук, профессор кафедры неорганической химии химфака МГУ, председатель оргкомитета Всероссийской школы-конференции "Актуальные проблемы неорганической химии: энергия+", выпускник химического класса при МГУ в московской школе №171. В честь 50-летия химических классов, с Игорем Викторовичем побеседовал доцент химфака МГУ Александр БАНАРУ.

"Школьники тоже будут увлекаться вашим энтузиазмом"

– Еще некоторое время назад Вы вели занятия со школьниками в практикуме?

– Так получилось, что сразу по окончании аспирантуры в 1991 году я начал вести занятия по неорганической химии со студентами-первокурсниками, а с 1993 года примерно 15 лет был ответственным за работу со школьниками на нашей кафедре, вел практические занятия с химическим классом 171-й школы.

– С кем Вам проще иметь дело, со школьниками или со студентами?

– Мне кажется, это действительно немного разные вещи. Чтобы была отдача, нужно быть неравнодушным. Нужно, чтобы у вас в глазах был огонек, и тогда ученики тоже будут увлекаться вашим энтузиазмом. Если педагог безразличен, то может ничего не получиться, и для школьников этот фактор особенно важен. В течение первых лет десяти мне хватало энергии и на занятия со школьниками, и на занятия со студентами, но со временем я почувствовал, что со школьниками мне стало труднее. К счастью, у нас на кафедре есть молодые талантливые преподаватели, которые ведут эту работу в настоящее время.

– Действительно ли могут быть проблемы с мотивацией? Ведь это специализированные классы.

– Мне доводилось подменять коллег в практикуме в недавние годы и показалось, что в среднем мотивация уменьшилась. Конечно, есть ребята, которые работают с увлечением, но есть и такие, которые неохотно выполняют эксперименты, хотя, казалось бы, что может быть интереснее для химика!

– Может быть, это связано с тем, что нынешние школьники более инфантильны?

– Скорее, причина в том, что химических классов в Москве стало больше, и эта конкуренция привела к "разбавлению" нашего химического класса.

– Практикумы в стенах факультета – это очевидное преимущество химических классов. А какие еще плюсы есть у этих классов?

– Во-первых, в школе работают преподаватели химического факультета, настоящие профессионалы, которые закладывают прочный "химический фундамент". И на этот фундамент в дальнейшем легко укладываются химические знания, приобретаемые на Химическом факультете. Нас постепенно приучали к университетской системе обучения: химию мы сдавали по семестрам, кроме того, с нами проводили дополнительные занятия по физике и по математике преподаватели МГУ, советовали нам, как готовиться к поступлению. И все это, безусловно, нам помогло поступить и быстро адаптироваться к студенческой жизни. Это огромный плюс.

Во-вторых, важное преимущество состоит в том, что, когда ты учишься среди талантливых сверстников, увлеченных химией, мотивация возрастает. Вот я, например, в своей родной подмосковной школе успешно участвовал в школьных олимпиадах по естественнонаучным предметам, проходил на районный уровень, а где-то и на Московскую область. В общем, можно было бы почивать на лаврах. Но, когда поступил в 171-ю школу, я вернулся с неба на землю: для меня было очень полезно осознать свои способности более объективно.

– Про "звездную болезнь" Вы писали и в брошюре "Наш дом – химические классы школы №171": "Что дала 171-я школа? 1) позволила объективно оценить свои способности, свой уровень, в той или иной мере пережить "звездную болезнь", лучше понять себя; помогла всесторонне подготовиться к поступлению в Университет; 3) подарила новых друзей". Не кажется ли Вам, что есть и негативная сторона у того, что в одном месте собираются умные дети? Ведь дальше происходит сегрегация, появляются отстающие, и если все до этого были в ситуации успеха, то теперь кто-то будет чувствовать себя в "хвосте".

– Мне кажется, этот этап неизбежно должен состояться рано или поздно. Если это будет происходить уже здесь, на химическом факультете, то, возможно, это будет труднее перенести.

– Как к Вам пришла идея поступить в 171-ю школу?

– В 8 классе я стал призером областной олимпиады по химии. И когда здесь, на химфаке, вручали грамоты, выступал Сергей Серафимович Бердоносов и агитировал поступать в 171-ю школу. Это было в БХА, я сидел где-то наверху, но мне это запомнилось. Я приехал домой и заявил о своем желании учиться в 171-й школе. Мама меня поддержала, и я очень благодарен ей за это. Она очень ответственный человек, поэтому чтобы накормить и отправить меня на занятия (путь занимал более 2 часов), она в течение двух лет вставала ни свет ни заря.

– Было ли какое-то объявление о наборе? Или достаточно было того, что сказал Сергей Серафимович?

– Наверное, он дал какую-то информацию, телефон. У нас было собеседование, у меня его принимал Андрей Николаевич Григорьев. Помню, что на этом собеседовании я явно что-то не знал про орбитали и неправильно отвечал, поэтому было ощущение, что я не пройду. Кроме того, было довольно основательное экспериментальное тестирование на то, как мы воспринимали цвета, запахи, как работает глазомер, и тому подобное.

– Лекции по неорганической химии вам читал Сергей Серафимович. А кто вел остальные занятия по химии?

– Семинары по неорганической химии вел Андрей Николаевич Григорьев и Александр Иванович Жиров, а лекции и семинары по органической химии – Владимир Иванович Дайнеко.

– Запомнились ли Вам другие учителя-предметники?

– У нас были замечательные учителя, и я им всем очень благодарен. Классным руководителем у нас была математик Екатерина Михайловна Сидорова. Конечно, помню Тамару Моисеевну Лозовскую, физика. Помню историка, Зою Алексеевну Васильеву и незабываемые уроки русского языка и литературы Самойловой Галины Александровны. И, кстати, у нас был замечательный учитель по начальной военной подготовке. А на занятиях по физкультуре на лыжах мы приезжали на станцию "Воробьевы Горы" и катались вдоль набережной Москвы-реки.

– Из вашего класса примерно половина поступила на химфак МГУ, но очень многие после окончания химфака поменяли профессию. С чем Вы это связываете?

– Мы попали на постперестроечный период. В эти годы тем, кто хотел оставаться в науке, было сложнее, поэтому многим пришлось не совсем по своей воле менять профессию. Но когда мы встречаемся, все мои одноклассники с удовольствием вспоминают школьные годы. Все, что в нас вложили, пригодилось в дальнейшем.

– У Вас был одноклассник Владимир Тодрес, который тоже выпустился с химфака, а потом стал журналистом. И он в своем интервью рассказывает: "Естественно-научное образование в первую очередь задает некую несущую структуру мышления, framework по-английски". Вы согласны, что обучение на химфаке полезно даже тем, кто химиком потом не становится?

– Да, абсолютно согласен. Мне кажется, именно химия по сравнению с другими предметами больше способствует развитию мышления, которое помогает людям потом перейти в другую сферу деятельности и успешно там работать.

– Поддерживаете общение с кем-то из одноклассников?

– Поддерживаю. Не скажу, что очень активно, но с кем-то общаюсь плотно. У нас на химическом факультете работают еще два выпускника нашего класса: Андрей Хорошутин на органике (в.н.с. каф. химии нефти и органического катализа – прим. А.Б.) и Александр Фионов на физхимии (с.н.с., доцент каф. физической химии – прим. А.Б.). Саша – самый многодетный папа на нашем курсе! Он сейчас увлекся сочинением песен, исполняет музыку, выступает.

– Какие предметы на химфаке Вам особенно нравились, пока Вы учились?

– Наверное, химия. Вернее сказать, вся химия, которая была на каждом курсе, мне нравилась.

– Именно экспериментальная химия? Есть же предметы чисто теоретические, типа строения молекул.

– Наверное, да, я ближе к экспериментальной химии.

– Когда Вы стали заниматься научной работой?

– Я учился в группе у Юрия Михайловича Коренева, это была 107-я группа общего потока и ее по аналогии со спецгруппами в шутку называли группа "химических химиков". Юрий Михайлович очень неформально подходил к процессу обучения. Он находил время и журнал с опытами практикума досконально проверить, и без спешки с каждым побеседовать. В таких условиях проскочить "на халяву" было практически невозможно. Коллоквиумы мы ему сдавали в 3–4 захода, приходили и в неурочное время. При этом группа его очень любила и уважала. Он приходил к нам в гости в общежитие, а еще писал письма из Китая (во время нашего обучения на старших курсах у него была стажировка в Китае). Я как раз у него в научной группе делал курсовую работу под руководством Александра Ивановича Болталина, и так и остался работать дальше.

Я занимался масс-спектрометрией. Юрий Михайлович рассказывал, что, когда на химический факультет привезли первые масс-спектрометры (наверное, это было начало 50-х), был большой ажиотаж! Все хотели на них работать. Это были по тем временам современнейшие приборы, предназначенные, прежде всего, для анализа изотопного состава летучего гексафторида урана, который применяли для обогащения ядерного топлива. Конечно, приборы не были компьютеризованы, поэтому для нахождения иона с нужной массой сначала прописывали масс-спектр на самописце, а потом, ориентируясь на прописанный масс-спектр, вручную искали нужные ионы. Эта работа требовала терпения и аккуратности.

В то время масс-спектрометрией занимались сразу несколько научных групп. Группа Юрия Михайловича на нашей кафедре, и параллельно группа масс-спектрометристов на кафедре физхимии под руководством Льва Николаевича Сидорова. В этой группе в разное время работало много замечательных ученых, в том числе Михаил Валерьевич Коробов, Михаил Иванович Никитин, Евгений Борисович Рудный, Людмила Васильевна Журавлева, Андрей Яковлевич Борщевский и другие талантливые люди. Наши научные группы проводили исследования сходных объектов и дружили. Было весело и интересно.

В те времена основными объектами для высокотемпературных масс-спектральных исследований были системы с участием фторида многовалентного металла, например, BeF₂, HfF₄, и щелочного металла. В газовой фазе таких систем образуются комплексные молекулы различного состава, и для их анализа использовали специально доработанный масс-спектрометр, в котором заменяли заводской ионный источник на самодельный. Этот рукотворный источник называли "комбайн", он позволял регистрировать как положительные, так и отрицательные ионы. С его помощью был реализован так называемый эффузионный метод Кнудсена с масс-спектральным анализом продуктов испарения.

Измеряя T-зависимости ионных токов, можно было определить энтальпии реакций, протекающих в газовой фазе. А построение так называемой изотермы испарения позволяло определить абсолютные значения парциальных давлений и рассчитать энтропии соединений. Для получения изотермы в эффузионную камеру (тигель с небольшим отверстием) загружали точную навеску вещества, выставляли определенную температуру и следили за интенсивностью сигнала ионов, фиксируя момент полного испарения вещества. Я слышал историю о масс-спектрометристе, который проводил измерение интенсивностей ионов и далее ложился спать рядом с масс-спектрометром. Через 4 часа он просыпался, проводил повторное измерение и снова ложился спать на 4 часа. Если ошибались в расчете и брали слишком большую навеску, этот опыт мог длиться несколько дней. Надо было дождаться, пока все испарится. И тогда получалось дополнительное уравнение, позволявшее по потере массы найти абсолютные давления в газовой фазе и рассчитать константу равновесия. После этого можно было рассчитать экспериментально энтропию газообразного комплекса. Знание энтропии позволяло сделать вывод о строении молекулы. То есть это богатая, интересная химия. Кстати, масс-спектрометры были еще и в лаборатории стабильных изотопов (позже ее объединили с лабораторией растворов, а затем и с лабораторией кристаллохимии – прим. А.Б.) тоже на кафедре физхимии.

– Ваша кандидатская диссертация тоже была по масс-спектрометрии?

– Да, я начинал, в основном, на масс-спектрометре: изучал систему фторид меди – фторид щелочного металла. Но половина работы у меня пошла в сторону классической неорганической химии: надо было получить фторокупраты в кристаллическом состоянии, исследовать их строение. Этой частью моей работы руководил Троянов Сергей Игоревич – специалист высочайшего уровня в области рентгеноструктурного анализа и, в то же время, великолепный экспериментатор. То, что мне удалось с ним познакомиться, и он принял участие в моей работе, – это большое счастье.

Что касается масс-спектрометрии, в какой-то момент потребовалось найти новые объекты для масс-спектрального исследования. Наша научная группа в настоящее время проводит исследования подвижности кислорода в сложных оксидах методом кислородного изотопного обмена. А лаборатория термохимии занялась исследованием фуллеренов. Благодаря тому, что фуллерен и многие его производные (фториды и другие галогениды, метилированные производные) переходят в газовую фазу без разложения, фуллерены оказались очень удобными объектами для масс-спектрометрии. Найти продуктивное направление для работы лаборатории на многие годы – я считаю, это талант руководителя, Льва Николаевича Сидорова. И, конечно, очень хорошо, что Сергей Игоревич Троянов подключился к этим исследованиям. Он активно занялся синтезом галогенидных и других производных фуллеренов и их рентгеноструктурным исследованием. Это большая наука. Ведь для начала надо разделить продукты галогенирования с помощью хроматографии, далее требуется из выделенных небольших фракций получить кристаллы. Чтобы правильно определить, какой именно получился изомер, подключаются теоретики, они строят теоретические спектры (ЯМР и ИК), сравнивают с реальными.

– Недавно у них вышла статья в Dalton Transactions про "нанопровода" из фуллеренов, про которую был пресс-релиз на сайте факультета.

– Да, в лаборатории термохимии и сейчас проводятся исследования на самом высоком мировом уровне.

– Как Вы оказались в лаборатории направленного неорганического синтеза?

– Я никуда не "перепрыгивал". На первом курсе поступил в группу Юрия Михайловича, делал у него курсовую и дальше продолжал заниматься научной работой. На третьем курсе у меня был шанс перейти на органику. Я подошел к начальнику нашего курса Николаю Васильевичу Зыку и сказал, что вот, так и так, хочу подрабатывать и в связи с этим ищу подходящее место. И он меня привел в свою лабораторию. Первым делом меня попросили помыть химическую посуду. Для отмывания использовался ацетон, а кое-где были остатки брома...

– Надышались?

– Я и глаза протер как следует! Наверное, это был знак судьбы. После того случая больше поползновений куда-то перейти не было.

– Получается, группа Коренева как раз и относилась к лаборатории ННС?

– Да. Исторически, у академика Александры Васильевны Новоселовой, которая была деканом химического факультета в годы переезда в новое здание, а потом активно работала на нашей кафедре, было много учеников. Среди них были Юрий Михайлович Коренев, Борис Александрович Поповкин и Владимир Павлович Зломанов. Эти люди остались на кафедре. Владимир Павлович возглавил лабораторию полупроводников, а Борис Александрович – нашу лабораторию, в которой работал Юрий Михайлович. Они были почти ровесники, активно занимались спортом, дружили и были одни из любимых учеников Александры Васильевны.

Я даже застал Александру Васильевну, когда был на первом курсе. В одной из комнат на четвертом этаже был ее кабинет, и как-то раз Юрий Михайлович повел нас туда сдавать коллоквиум. Там сидела очень приветливая, веселая женщина, и мне потом сказали, что это была Александра Васильевна. У нас на кафедре все очень ее уважают, чтят ее память. Светлый человек. До конца жизни активно занималась научной работой.

"У нас фундаментальные объекты"

– Ваша докторская диссертация посвящена нитратным комплексам переходных металлов. Как произошел такой переход от фторидов к нитратам?

– Эта тема возникла в связи с работами по сверхпроводимости. Когда в 1986 году открыли медьсодержащие высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), химический факультет стал головным [в СССР] по исследованию химии ВТСП. Юрий Дмитриевич Третьяков, заведующий кафедрой, призвал всю кафедру заняться исследованием ВТСП. А в нашей лаборатории было такое направление – синтез из растворов в жидком аммиаке. Им занимался Виктор Александрович Сипачев в содружестве с Игорем Валентиновичем Архангельским. Они получали в жидком аммиаке аммиакаты нитратов бария, меди, иттрия, а потом эту смесь нагревали и разлагали. Они обнаружили, что медь при нагревании удаляется, образуя какие-то газообразные формы, и попросили нас посмотреть масс-спектрально, что там происходит. И вот мы взялись за это дело и в ходе работы поняли, что при нагревании в этой системе образуется летучий нитрат меди. Дальше поняли, что побочным продуктом является нитрат аммония, в расплаве которого могут происходить интересные процессы, приводящие к образованию нитратных комплексов. Получился такой переход к исследованию нитратов.

Потом к нам обратился коллега из лаборатории неорганического материаловедения, Олег Александрович Шляхтин, который получал ВТСП своим методом, а именно криохимическим синтезом. Это когда растворы нитратов распыляют в жидкий азот при перемешивании, получают твердый продукт и дальше его сублимируют при отрицательной температуре, чтобы пары воды уходили, минуя жидкое состояние. При этом получаются высокогомогенизированные порошки. И у них тоже стали наблюдаться потери по меди. Оказалось, что, если просто медленно в вакууме нагревать тригидрат нитрата меди, он разлагается нестандартно, не так, как мы учим студентов и школьников. Вначале он дегидратируется, а дальше возгоняется, по крайней мере, частично. Это тоже способствовало тому, что мы стали интересоваться нитратами, и оказалась, что там целый "клондайк". Нитраты были мало исследованы, поскольку нитратная группа – лиганд слабого поля, и в обычных условиях из водных растворов нитратов кристаллизуются аквакомплексы. А нитратные комплексы получаются, если создать условия, в которых такой конкуренции не будет. Мы занялись этим, и оказалось, что там богатая кристаллохимия. Нитратная группа способствует получению комплексов с высокими координационными числами. Например, у железа КЧ 8, у циркония КЧ 10. Необычные полиэдры. И у комплексов с протяженной структурой есть магнитные свойства: нитратная группа достаточно хорошо передает суперобменное магнитное взаимодействие.

– Все-таки эти комплексы интересны больше с фундаментальной точки зрения? Или у них может быть какое-то практическое применение?

– Изучая нитратные комплексы, мы, прежде всего, решаем фундаментальные задачи: это и разработка новых синтетических подходов, и развитие неорганической кристаллохимии. К полезным функциональным свойствам нитратов относится способность некоторых из них переходить в газовую фазу без разложения, что можно использовать, например, для получения оксидных пленок. Некоторые нитраты можно использовать в качестве специфических нитрующих агентов в органической химии. Кроме того, нитратные комплексы с протяженной структурой представляют значительный интерес с точки зрения проявляемых ими магнитных свойств. Сотрудничество с физиками по исследованию магнитных свойств нитратов началось с неожиданного звонка выпускницы ФНМ Ольги Сергеевны Волковой, которая сейчас является профессором на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ. Она попросила меня синтезировать один из нитратных комплексов, описанных в нашей статье, которую она нашла в интернете. Я понял, что наших коллег интересуют структуры, где атомы переходных металлов с ненулевым спином связаны нитратными мостиками, образуя 1D, 2D, 3D-координационные полимеры. Мы стали целенаправленно такие комплексы синтезировать, и завязалось тесное сотрудничество. Физиков интересуют фрустрированные состояния, когда есть несколько вариантов передачи магнитного взаимодействия, а магнитное упорядочение не происходит вплоть до нуля кельвинов. Эти состояния представляют огромный интерес, в частности, для развития спинтроники.

Правда, есть еще одна проблема, препятствующая изучению этих интересных соединений: большинство из них неустойчиво на воздухе.

– Как Вы передаете физикам эти соединения, если они неустойчивы?

– В ходе совместных исследований мы нашли различные варианты, как защитить неустойчивые на воздухе образцы. Мне в этом помог опыт работы с С.И. Трояновым. У Сергея Игоревича богатый опыт проведения рентгеноструктурных исследований совершенно нестабильных соединений: он помещает их в капилляры, смоченные вазелиновым маслом, и запаивает. Он научил меня этим приемам, и это нам пригодилось уже для проведения различных физических измерений. В настоящее время нам стало легче: у нас есть перчаточный бокс. Применяем разные ухищрения и добиваемся хороших результатов.

– Когда читал автореферат Вашей докторской диссертации, поймал себя на приятной мысли, что Вы используете тот же язык описательной кристаллохимии, что и мы в нашей лаборатории. К сожалению, не все в мире пользуются тем же понятийным аппаратом. Не испытывали ли Вы когда-нибудь непонимания со стороны зарубежных коллег?

– Нет, таких проблем я не испытывал. Например, мы стали использовать термин "нитратометаллаты" по аналогии, допустим, с "галогенометаллатами", и этот термин вроде бы прижился. Может быть, мне немного легче потому, что мы в основном сотрудничаем с физиками, и они нашу химическую терминологию не критикуют.

– Как специалист именно по фундаментальным исследованиям Вы можете дать совет молодым ученым, как защищаться от атак на свои темы? Потому что в жизни десятки, если не сотни раз нам задают вопрос "Зачем вы этим занимаетесь?"

– В молодости меня мало волновало практическое применение. Я с удовольствием изучал вещество и его свойства, особенно не думая, где это можно использовать. Может быть, это и помогло мне найти какие-то интересные вещи. Сейчас, конечно, обстоятельства изменились. Считаю, что выбор объектов, направлений исследования должен быть сбалансирован. Обязательно должна быть фундаментальная составляющая. Это может быть разработка новых методов синтеза, накопление, обобщение и систематизация кристаллохимической информации, выявление взаимосвязи "состав – структура – свойство", совершенствование физических теорий: для их проверки как раз и нужны новые объекты. Любую теорию надо проверять, строить модели и сравнивать с экспериментальными данными. Помимо фундаментальной составляющей надо сформулировать и практическую цель, пусть и не всегда легкодостижимую.

Кроме нитратов у нас есть тематика, более приближенная к практическому использованию. Это железосодержащие сверхпроводники, а также соединения, проявляющие топологически обусловленные свойства. По этому направлению у нас раньше были совместные проекты и тесное сотрудничество с немецкими коллегами, по которому, конечно, ударили произошедшие в мире события. Тем не менее, мы успели создать у себя в лаборатории экспериментальную базу, позволяющую проводить синтезы, которые раньше нам были недоступны. В частности, мы освоили технику работы в запаянных ниобиевых контейнерах, что позволяет получать интерметаллиды с участием щелочных и щелочноземельных металлов.

– Вы возглавляете оргкомитет ежегодной Всероссийской школы-конференции "Актуальные проблемы неорганической химии". Эта конференция – важное и заметное событие для факультета. Расскажите, пожалуйста, об истории конференции.

– Сейчас нумерация нашей конференции на единичку отстает от года, то есть в 2023 году была XXII Конференция. Исторически, инициатором конференции был академик Ю.Д. Третьяков. Три первых конференции проводили в Дубне на базе ОИЯИ, потом ее проводили в разных форматах, в том числе и в Москве, когда студенты могли приехать, послушать лекции и уехать. Когда были возможности и средства, старались выезжать, или в пансионат "Университетский" под Звенигородом, или в дом отдыха "Красновидово", на берег Можайского водохранилища. Это позволяет создать условия, когда молодые ученые находятся вместе и не только слушают лекции и разбегаются, но и общаются в неформальной обстановке, узнают, кто чем занимается в своих лабораториях, и как можно строить научную работу. Такое общение очень полезно.

Были годы, когда участвовало около шестидесяти человек, а в последние годы сопредседателем Конференции, помимо заведующего кафедрой А.В. Шевелькова, является научный руководитель факультета С.Н. Калмыков, и во многом благодаря его участию нам удается находить хорошую финансовую поддержку. Благодаря этому мы смогли увеличить число участников до ста двадцати. В основном, это молодые ученые, работающие на нашей кафедре, других кафедрах Химического факультета и ФНМ, но есть молодые ученые и из других НИИ и вузов Москвы и Российской федерации.

– Какая именно поддержка оказывается молодым ученым? Они не платят оргвзнос?

– Оргвноз мы по возможности минимизируем. В него входит комплект участника, проживание и трансфер.

– Какой формат у конференции?

– Формат конференции такой, чтобы минимально отвлекать от учебы. В пятницу днем студентов автобусы забирают от факультета и в воскресенье после обеда привозят обратно. Это лимитирует количество лекций (не больше двенадцати лекций удается организовать), но в конференцию обязательно входит стендовая сессия, где все представляют свои материалы, а жюри обязательно разговаривает с каждым участником. Каждый год выбирается одно из актуальных направлений неорганической химии, по которому приглашаются лекторы. По тематике постеров нет ограничений, только это должна быть неорганическая химия, от теоретической до экспериментальной. По каждому направлению выбираются призеры и победители, они выступают с устными докладами. Этот формат сложился, устоялся, и мы стараемся его сохранить. Это очень полезно для нашей молодежи.