Человек Наук. Ученый-химик — о «Ё-мобиле», приборе мечты и выпавшем в осадок мозге

Доцент кафедры аналитической химии и химии окружающей среды Института естественных наук и математики УрФУ Мария Морозова изучает висмутсодержащие материалы, которые могут заменить нефть и газ, разбирается, как на уральские грядки попадает стронций, и исследует высушенный мышиный мозг. Обо всем об этом она рассказала корреспонденту 66.RU, мы выкинули свои наивные вопросы и оставили только самые интересные ответы.

— Преимущество материалов на основе оксида висмута в том, что их рабочая температура гораздо ниже, чем у тех, которые используются сейчас. К примеру, стабилизированный диоксид циркония работает примерно при 800–1000 градусах по Цельсию, а у висмутсодержащих материалов этот показатель ниже градусов на 300–400, что, конечно, значительно сокращает затраты энергии. Висмутсодержащие материалы могут применяться для получения энергии из возобновляемых источников. В электрохимических устройствах есть твердый электролит — это наш материал, два электрода особого состава, и за счет своих физико-химических свойств они позволяют получать энергию. Это альтернатива атомной энергетике, например, или двигателю внутреннего сгорания, хотя мощность, конечно, пока маленькая, но на автомобиль хватит. В Германии уже производят такие автомобили, в Японии, в России тоже пробовали, когда выпускали «Ё-мобиль».

Спектр применения этого материала очень широк, но до производства целой установки мы пока не дошли, еще исследуем свойства самого материала. У нас же все-таки университет, а значит, большая обучающая составляющая, каждый процесс нужно показывать и объяснять студентам. С одной стороны, из-за этого тормозится исследование, все происходит медленнее. Но с другой стороны, это фундаментальное исследование, мы подробно изучаем свойства материалов, все их достоинства и недостатки.

Пока еще много проблем, с которыми мы боремся: например, летучесть висмута, стабильность материалов в восстановительных атмосферах. Одновременно пытаемся сократить стоимость таких материалов. Подобные исследования сегодня ведутся по всему миру. Например, в Польше и Великобритании есть исследовательские группы, работающие с подобными материалами, мы с ними в контакте, постоянно обмениваемся опытом, пересылаем образцы, проводим совместные исследования.

В России сегодня одна из приоритетных задач для всей науки — и для химиков, и для физиков — возобновляемые источники энергии. Это направление стараются поддержать в том числе и финансово. Мы сюда с висмутом своим попадаем.

Другая часть моих исследований — жидкие смеси, растворы самые разные. В лаборатории главный прибор — атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой. Он для любых жидкостей видит излучение атомной эмиссии и раскладывает его в спектр, который для каждого атома — характерный, как отпечатки пальцев для человека. Я, когда училась в университете, мечтала работать на таком приборе. В учебниках выискивала схемы его устройства, методики измерений, перерисовывала все себе, а потом поступила в аспирантуру, и его купили на кафедру из инновационной программы развития университета (тогда еще УрГУ) — и вот оно, счастье! Уже 10 лет на нем работаю, постоянно обнаруживаю что-то новое, что он может делать, и удивляюсь. Очень хорошая штука. В университете он такой один и вообще был первым прибором этого класса в Екатеринбурге, сейчас в городе еще штук шесть есть, в Горводоканале, на некоторых промышленных предприятиях.

Сейчас у нас есть совместный проект с физиками и токсикологами — они вводят нанокомпозиции разного состава мышам и потом смотрят, в каких органах и в какой концентрации те оседают. Мне приносят уже готовые высушенные органы, и мы анализируем их состав. В перспективе это позволит, например, адресно доставлять лекарства в конкретный больной орган, присоединяя к основному действующему веществу дополнительный материал.

Это головной мозг мыши — в сухом виде он беленький и пушистенький. Мы его растворяем в смеси кислот с добавлением дополнительных реагентов, получается раствор. Тут осадок, потому что мозг вообще любит в осадок выпадать.

Вместе с биологами исследуем почву, воду, части растений. Это довольно сложно: чтобы проанализировать состав почвы, ее нужно растворить, а, скажем, бокситы, в которых много алюминия, или песчаные почвы с большим содержанием оксида кремния растворить полностью практически невозможно. Приходится для каждого образца подбирать свои кислоты и их концентрацию.

Бывает, что просто с улицы приходят люди и просят проверить воду. В Дегтярске во время паводка как-то разлилась вода и затопила шахты — местные жители жаловались, что в воде — «сплошная кислота». Мы проверили — никакой кислоты не оказалось, просто жесткость у воды повысилась, но для здоровья это не опасно.

В одной из пробирок мы храним страшилку — растворенный шлак, который нам привезли с заброшенного завода. В этих шлакоотвалах обнаружилась практически вся таблица Менделеева. А ведь горы этого шлака стоят рядом с жилыми домами, с дождем и снегом все эти металлы попадают в почву и в подземные воды.

Недавно принесли воду из колодцев в садовых участках в районе Двуреченска — и вот там результат оказался неожиданным. В воде стали появляться металлы второй группы — стронций, барий. Раньше на Урале их не было. Кальций и магний — это нормально, они определяют жесткость воды, а вот эти металлы — уже вредные. Мы пока не знаем, с чем это связано, изучаем.

Гораздо более опасные вещества есть в каждом доме. Например, жидкость для мытья посуды. Ее с посуды можно отмыть только хромовой смесью. Потому что цель такого моющего средства — прицепиться к поверхности и оттолкнуть жир, а само оно остается на посуде и, конечно, постепенно попадает в организм и потом там накапливается. Так что если есть возможность обойтись без этих средств — лучше обойтись.

В целом фундаментальная химия в России сейчас несколько заброшена — все хотят выход на практику. Даже Российский фонд фундаментальных исследований, при своем названии, хочет сразу знать потенциальное применение разработки и смету. А мы в фундаментальной науке ведь во многом на ощупь движемся, подробно изучаем, почему что-то получается, а что-то нет.

Те ученые, у которых есть определенная сверхцель, обычно идут в прикладную область, чтобы получить конкретный результат, что-то сделать. А мне интересно копаться и искать причины, почему это так, а это — по-другому. Я и студентов стараюсь чувствовать, понять, что кому ближе, в какую область их направить. Студенты, конечно, разные приходят, но те, кто доживает до шестого курса, часто остаются в науке. К нам мало кто приходит только за дипломом — это все-таки не самый простой способ получить «корочки», без настоящего интереса ничего не получится.

Практически все время я провожу в университете. Отвела четыре пары — с девяти утра до шести вечера, а потом еще что-то измерить, проверить надо, и так, бывает, месяцами без выходных. Была в разных странах и в разных лабораториях, но где родился, там и пригодился. Если приехать мельком посмотреть — то все красиво и замечательно, как на фасадах зданий на главной улице города. А начнешь с коллегами зарубежными разговаривать — и выясняется, что там тоже проблемы, и не меньшие, чем наши, просто другие. А тут я хотя бы знаю уже, что и как. Да и здесь, если есть желание, то возможность всегда можно найти.