«Со школы хотела помогать людям»: интервью с химиком Настасьей Кузьменко

Продолжаем публиковать контент про молодых учёных. Гостем второго выпуска подкаста стала Настасья Кузьменко, химик и по призванию, и в душе. Мы спросили у Настасьи про причины выбора химического вектора научной деятельности, узнали подробнее про участие в научных конференциях, а также про идеи дальнейших исследований.

«Химия мне не казалась чем-то сложным, как для многих. Для меня всё было предельно просто —есть классы, есть формулы и принципы, по которым эти реакции протекают, остальные можно было сообразить по аналогии.»

Что сподвигло вас заниматься наукой именно в области химии?

Химия мне понравилась ещё в школе. Меня увлекали эти формулы и элементы таблицы Менделеева. Химия мне не казалась чем-то сложным, как для многих. Для меня всё было предельно просто – есть классы, есть формулы и принципы, по которым эти реакции протекают, остальные можно было сообразить по аналогии. С трудностями я столкнулась в органической химии: мне не давались тривиальные названия веществ, сколько бы ни учила. Смешно, ведь сейчас моя тема диплома и диссертации больше связаны именно с органической химией.

Я никогда не думала серьёзно заниматься наукой, тем более химией. В школе я мечтала поступить на врача. Однако с медициной не сложилось, поэтому я тут.

Научная деятельность началась, когда я уехала учиться по программе обмена Erasmus+ в Лодзинский политехнический университет в Польше. Туда меня направила моя научная руководительница, доктор технических наук, профессор кафедры химических технологий им. проф. А.А. Хархарова — Анна Павловна Михайловская. Там я начала работу над своим дипломом. При поддержке Анны Павловны начались конференции, статьи, тезисы и т.п. Можно сказать, в серьёзную науку меня привела именно она и благодаря ей хочется развиваться и расти.

Ваша тема основной научной деятельности – фотокаталитическое окисление органических соединений с помощью наночастиц золота. Расскажите простыми словами, что вы изучаете.

Что такое вообще катализатор? Это химическое вещество, которое ускоряет реакцию, но в саму реакцию не вступает и не расходуется.

Когда я ездила учиться по обмену, синтезировала [процесс получения химических соединений из составных частей путём химической реакции — прим. «‎Сарафана»] катализатор с уникальным составом, содержащим наночастицы золота. Ранее никто такие компоненты вместе не соединял.

Далее была поставлена задача изучить его фотокаталитическую активность, то есть как он будет себя вести под действием ультрафиолета. У каждого эксперимента есть цель, на основе которой мы подбираем условия и катализаторы. Я синтезировала 6 катализаторов (3 с наночастицами золота и 3 без). В ходе работы выявили катализатор с наивысшей фотокаталитической активностью: этанол с ним окислялся до ацетальдегида в самое короткое время без образования побочных реакций и практически со 100% конверсией [процесс переработки газов с целью изменения состава исходной газовой смеси – прим. «‎Сарафана»], то есть практически весть этанол окислялся до ацетальдегида. С другим катализатором этанол тоже окислялся, но ацетальдегида было не более 10%, соответственно, он окислялся дальше и получались побочные продукты реакции. В некоторых случаях больше подойдет катализатор, где этанол полностью окисляется, а где-то больше могут быть интересны побочные продукты реакции.

После того, как доказали высокую эффективность синтезированного катализатора, мы начали исследовать области, в которых можем его применить. Среди них, например, очистка сточных вод от отходов текстильных предприятий, медицина. Не все области ещё достаточно изучены, поэтому до конца возможности катализатора не раскрыты.

Расскажите про самый сложный научный эксперимент, который вам доводилось проводить.

Не сказать, что был какой-то очень сложный эксперимент. Самое трудное — определить, в каком векторе работать, когда проведённые эксперименты не дали желаемого результата. В целом, все опыты и эксперименты примерно одной сложности.

Приведу пошаговый пример работы в лаборатории. Катализатор измельчаем в ступке, взвешиваем на аналитических весах нужное количество. Добавляем в исследуемое вещество для проведения реакции, в моём случае этанол. Нужна постоянная определённая температура – стакан с раствором и катализатором помещаем в термостат [прибор, который поддерживает необходимую температуру – прим. «‎Сарафана»], для активации катализатора включаем ультрафиолетовую лампу. Каждый 30 минут пипеткой отбираем пробы, 7-8 штук. Далее относим образцы на спектрофотометр [прибор для измерения отношений двух потоков оптического излучения — прим. «‎Сарафана»] для исследования зависимости поведения раствора от времени выдержки. Когда получили спектрограммы, начинаем исследование полученного результата. На основе вывода по проделанной работе решаем: корректируем условия проведения/концентрации и повторяем опыт заново в новых условиях, либо завершаем эксперимент.

Расскажите о своём опыте участия в научных конференциях. Приведите краткое описание работ, с которыми вы стали победителем или призёром.

Впервые о конференциях я узнала полтора года назад. Раньше для меня это был тёмный лес, что-то страшное и неподъёмное. Моё первое выступление было на Всероссийской научной конференции молодых учёных «Инновации молодежной науки». Оказалось, что выступать не так сложно. Это как будто защищаешь проект — доступно рассказываешь, чем и зачем занимаешься. Цели, задачи, промежуточные результаты – всё по стандарту.

«Конечно, первое выступление было очень стрессовым, но на подобные мероприятия я всегда ходила и хожу не за победами, а за опытом.»

Моя первая победа на конференции случилась, когда мы с одногруппницей поехали в Тверь без всяких ожиданий. Мы выступали с темой наших лабораторных работ в рамках одного предмета. Мы сильно не переживали, спокойно рассказали и заняли первое место.

В 2022 году вместе со студенческим научным обществом ездила в Сочи на II Конгресс молодых учёных в качестве слушателя. Он проходил в Парке науки и искусства «Сириус». Среди участников были ведущие научные школы России, образовательные организации, молодые учёные, победители конкурсов грантов.

2023 год богат на научные события: участвовала в XI Всероссийском съезде советов учёных «Учёный нашего времени» в Нижнем Новгороде, забирала грант, который мы выиграли нашим СНО [Студенческое научное общество — прим. «‎Сарафана»]. А в июле ездила руководителем в рамках этого гранта на IX Международную научно-практическую конференцию «Микитаевские чтения», проходившую в Эльбрусском районе республики Кабардино-Балкарии.

Являюсь победителем Ежегодной всероссийской научно-технической конференции студентов и молодых учёных «Физика, химия и новые технологии» в рамках XXIX Каргинских чтений. Она проходила в этом году в Твери. Представляла проект «Влияние агрегативного состояния дисперсного красителя на качество окраски мета-арамидных волокон». Мы совместно со стартапом «АрктикТекс» и Университетом Государственной противопожарной службы МЧС РФ разработали экипировку для пожарных, работающих в Арктике.

Из интересного: в этом году я приняла участие в научном слэме — мероприятие, где ученые простым языком, с шутками и мемами рассказывают про свои работы и достижения. Необычный формат, который сейчас набирает обороты.

Какие новые разработки в области химии волнуют вас больше всего?

Я ещё в школе мечтала о медицине, поэтому мне до сих пор интересны разработки, связанные с ней. Разработка вакцин от рака, протезов и т.п. — меня очень трогают вещи, которые могут помочь людям и спасти жизни.

Вообще, сколько я общалась с молодыми учёными, ещё ни разу не встретила неинтересной темы — каждая актуальна, с современным подходом, несёт большую пользу в изучаемой области.

Какой из аналитических методов, используемых в химии, вы предпочитаете и почему?

Чаще всего я работаю со спектрофотометрией [метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра — прим. «‎Сарафана»], потому что спектрофотометр есть в доступе на кафедре. На спектрофотометре мы исследуем полученные растворы. Прибор направляет на образец пучок световых лучей из источника и измеряет интенсивность света, прошедшего через раствор. Измерения выполняются на разных длинах волн, что позволяет установить процент поглощения изучаемым материалом. Таким образом, можно установить точный состав вещества, подлежащего анализу.

Однако больше всего мне понравилось работать с газовой хромотографией [метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов анализируемой смеси между двумя несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, где в качестве подвижной фазы выступает газ-носитель, а в качестве неподвижной фазы — твёрдый сорбент или жидкость — прим. «‎Сарафана»]. С ней я познакомилась в Польше и, к сожалению, у нас на кафедре её нет. Это один из самых быстрых и простых методов для идентификации различных веществ в исследуемом образце, необходимый, чтобы понимать какие процессы происходят в реакции. Также идентификация помогает установить неизвестные соединения. Проще говоря, чтобы понять, что происходит в колбе с веществом, нужно проверить её на приборе — быстро, удобно и сразу видно что, где и сколько на хроматограмме. Это можно сказать индивидуальный рисунок реакции в разное время, каждые 30 минут он будет разный, и по поведению кривых мы отслеживаем поведение веществ.

Есть ли у вас новые идеи для дальнейших научных исследований?

В планах исследовать применение моего катализатора в медицине, буду работать с биоактивными веществами. Если все получится, то будет возможность получать обезболивающее гораздо быстрее, дешевле и безопаснее. Исследования уже ведутся в этом направлении!

В чём заключается ваша миссия? К чему вы стремитесь как учёный?

Я никогда не думала о миссии, но со школы хотела помогать людям. Если мои разработки смогут улучшить, облегчить или даже спасти чьи-то жизни, то я буду безумно рада и уверенно скажу: «Всё было не зря».

Автор статьи: Алиса Мордовская