Людство має зробити новий технологічний ривок, подолати невиліковні на сьогодні хвороби, виростити стійкі продовольчі культури, побудувати «зелені» двигуни, електрогенератори та транспорт, що не отруює повітря. Розв’язати ці питання, на думку науковців, допоможуть нанотехнології.
Нові наноматеріали та технології розробляє сьогодні й команда науковців Національного університету «Львівська політехніка». Їх проєкт «Дизайн поліфункціональних наноструктурованих моно- та біметалів з електрокаталітичними й антимікробними властивостями» переміг у конкурсі «Підтримка досліджень провідних та молодих учених» Національного фонду досліджень й отримав загальне фінансування близько семи мільйонів гривень.
Науковий керівник проєкту Орест Кунтий – відомий фахівець у галузі технічної електрохімії. Орест Іванович добре знає, скільки грошей виділялося на розвиток української науки в останні десятиріччя й розмову починає з найболючішого питання – важливості фінансування. «За 2010-2020 роки витрати на дослідження та розробки скоротилися з 0,75 % до 0,41 % ВВП. Цього катастрофічно мало! Не можна десятиріччями не фінансувати науку і вимагати від українських учених масових інновацій, – каже Орест Іванович. – Успіх колективів, які періодично дають хорошу наукову продукцію, базується на ентузіазмі та співпраці з ученими Заходу…».
Члени команди, яка виконує проєкт НФДУ, якраз і є такими науковими ентузіастами. До міждисциплінарної команди входять дослідники, які спеціалізуються у фізичній та неорганічній хімії, технічній електрохімії, технології неорганічних речовин, хімічній інженерії. Останні роки вони працюють у галузі керованого одержання металевих наночастинок та наноструктур із застосуванням електрохімічних методів. Зізнаються: якби не перемогли в конкурсі, працювали б у цій темі й далі – на старому обладнанні та з мінімальним фінансуванням.
Але перемога в конкурсі стала для наукового колективу справжнім «проривом».
– Коли дізналися про конкурс, одразу вирішили: беремо участь! – згадує Орест Іванович. – Дуже старалися, максимально уважно складали заявку. Розуміли, що перемога дасть можливість купити нове обладнання й зробили суттєві успіхи в темі, яку з великим натхненням досліджували кілька років.
Найважливіше – керованість процесу!
У чому ж суть проєкту?
Орест Кунтий пояснив, що концентрованою відповіддю на це запитання є назва проєкту – «Дизайн поліфункціональних наноструктурованих моно- та біметалів з електрокаталітичними й антимікробними властивостями». Іншими словами, функціональні властивості наноматеріалів (антибактеріальні, каталітичні, оптичні) залежать від їх форми та розмірів, а також – від вмісту компонентів. «Надзвичайно важливими є саме умови синтезу, – наголошує науковець. – Від них залежать і склад, і будова, і функціональні властивості наноматеріалів».
Тому найголовніше завдання науковців – забезпечити керованість процесу синтезу (дизайн) й одержати наноматеріали з конкретними заданими характеристиками. Реалізація цього завдання є непростою справою, над цим в останні десятиліття працюють науковці багатьох країн.
У лабораторії, де працюють учені, частенько чути жарти. Особливо, коли якийсь дослід, здавалося б, заходить у глухий кут. Тоді хтось з молоді (а більша частина команди – саме молоді вчені) виголошує: «Експеримент століття!». Колеги сміються і згадують історію з відомим українським хіміком, який на полях дисертацій молодих учених робив примітки «експеримент століття». Дисертанти сприймали це як похвалу, хоча насправді вислів означав дуже малу ймовірність відтворення експерименту.
Звісно, вихід із кожної складної наукової ситуації львівські вчені знаходять, і команда продовжує роботу з подвійним ентузіазмом. І має значні успіхи! Зокрема, для керованого формування наночастинок науковці запропонували використати неводне середовище, яке має суттєві переваги (на сьогодні більшість дослідників у світі використовують саме водне).
Окрім дизайну наноматеріалів, завданням науковців є розробка теоретичних основ технології наноматеріалів (зі спрямуванням у практичну реалізацію), а також – мінімізація використання токсичних прекурсорів (вихідних реагентів). Якщо говорити просто, синтез наноматеріалів має бути максимально «зеленим» .
Що зроблено?
Проєкт має фінішувати у 2022 році. На сьогодні вчені йдуть чітко за графіком, отримали вагомі результати досліджень, на основі яких сформували принципи керованого та «зеленого» синтезу наночастинок срібла з антибактеріальною активністю. Надруковано чотири статті в журналах, що індексуються в наукометричній базі Scopus, дві з яких, – в журналі Q2.
– До результатів, які особливо нас тішать, варто віднести придбання за кошти проєкту обладнання на суму 300 тисяч гривень, – усміхається Орест Кунтий. – У «дорозі» – прилад на суму 800 тисяч гривень! Ще декілька років тому про таке навіть мріяти було годі. До речі, велика заслуга в оперативному проведенні тендера й працівників відділу закупівель нашого університету.
Наукова радість
Науково-дослідна лабораторія кафедри хімії і технології неорганічних речовин Національного університету «Львівська політехніка» з осені минулого року є одним з найпопулярніших місць у ЗВО для молодих дослідників. Науковий керівник проєкту не приховує своєї радості: «Ви б бачили реакцію нашої молоді на ці придбання! – каже Орест Іванович. – По-перше, виконуємо дослідження проєкту на недоступному раніше рівні, а по-друге, молодь уже планує майбутні дослідження».
Що ж це обладнання, і які можливості воно дає вченим?
Це, в першу чергу, ультразвуковий гомогенізатор Sonopuls HD 3100. Орест Кунтий розповів, що це сучасне джерело ультразвукового поля, яке дає змогу проводити хімічні та електрохімічні процеси в розчинах у широкому діапазоні потужностей за стаціонарного та імпульсного режимів. За допомогою цього обладнання науковці проводять важливі дослідження з синтезу розчинів наночастинок срібла.
За кошти грантового фінансування придбано й спектрофотометр ULAB 108 UV. «Прилад допомагає робити якісні дослідження колоїдних розчинів наночастинок, – пояснює керівник проєкту. – Зокрема, у нього ширший ніж у приладів у типових українських лабораторіях робочий діапазон довжин хвиль, вища швидкість і точність досліджень».
Із нетерпінням чекають у лабораторії й ще на один прилад – потенціостат нового покоління. «Таких приладів в Україні можна порахувати на пальцях однієї руки, – каже пан Орест. – Його можливості дуже великі, це мрія вітчизняного електрохіміка. Сподіваюся, у вересні почнемо його освоювати».
Результати проєкту – в основі нових напрямів досліджень
Науковий керівник розповів, що зроблено вже багато, але наукових задач і планів попереду – ще більше.
Зокрема, у планах учених здійснити синтез наночастинок із двох металів (золото-срібло, срібло-паладій), які суттєво переважатимуть монометалеві.
Отримані під час виконання проєкту результати дають підстави сподіватися і на майбутні наукові «прориви». «Результати попередніх досліджень електрохімічного відновлення СО2 при використанні отриманих нами каталітично активних катодів дають підстави для формування у недалекому майбутньому нового перспективного напряму, – розповів Орест Іванович. – Каталітично активні електроди окиснення спиртів – матеріали для анодів паливних елементів, над якими активно працюють вчені з розвинених країн. Створення таких паливних елементів – це рух до «зелених» двигунів, електрогенераторів і транспорту, який не отруює повітря».
Труднощі й перемоги
На запитання про труднощі, яке ми завжди ставимо виконавцям проєктів, щоб розуміти, які «збої» виникають під час роботи та які «проблемні точки» мають різні напрями досліджень, Орест Кунтий відповів, що певні складнощі, справді, виникали, але зумовлені вони недосконалістю законодавчої та нормативної бази. «Упевнений, що необхідні законодавчі зміни та вдосконалення має лобіювати саме наукова спільнота, – наголосив він, – Це потрібно нам самим, не варто чекати, що все вирішать «нагорі», в органах законодавчої та виконавчої влади».
Для перемоги ж у конкурсі, за його словами, потрібні такі складові: вагомий науковий доробок, актуальна тема проєкту і потужна команда, до якої входять молоді, активні науковці. До речі, у Львівській політехніці команда саме така: дослідження виконують дев’ять науковців, п’ять з яких є молодими вченими. «Наша команда мотивована, у ній кожен учасник – особистість, – додав пан Орест. – Тому налаштовані оптимістично, додаємо перепони, рухаємося вперед».
Світлана ГАЛАТА
