Ви є тут

Індекс Гірша, комп'ютерна хімія, міжнародна співпраця… Інтерв'ю завідувача кафедри ОХ та ТОР д.х.н., професора Андрія Фокіна


Фокін А.А.

За підсумками 2016 р. лідером з міжнародного визнання публікацій нашого університету став завідувач кафедри органічної хімії та технології органічних речовин (ОХ та ТОР) доктор хімічних наук, професор Андрій Артурович Фокін. З ним зустрівся наш кореспондент.

– Якими показниками вашої роботи обумовлена ваша перемога в конкурсі?

– Лідер з міжнародного визнання публікацій в нашому університеті визначається за показником цитованості праць, який називається індексом Гірша, або h-індексом і обчислюється за даними провідних наукометричних баз світу Web of Science і Scopus. Індекс Гірша науковця дорівнює h, якщо він є автором h публікацій, кожна з яких була процитована щонайменше h разів. Якщо мій h-індекс 33, то це означає, що серед моїх опублікованих робіт є такі 33, кожна з яких цитується не менше 33 разів.

Індекс Гірша запроваджено у 2005 році. Раніше застосовували індекс цитувань, який означає відношення загальної кількості посилань до загальної кількості публікацій вченого. Між цими індексами є суттєва відмінність. Вчений, який опублікував одну роботу, що цитується 1000 разів, і три роботи, на які посилаються по три рази, матиме індекс цитувань 252, а  h-індекс – три.  Щоб мати високий індекс Гірша, необхідно мати багато таких статей,  що багато разів цитувалися і, відповідно, зацікавили багатьох учених.

Слід сказати, що різні науки суттєво відрізняються за середніми значеннями індексу Гірша. Цей індекс у середньому найвищий у біології, нижчий у хімії, ще нижчий у фізиці і суттєво нижчий, наприклад, у геології. Тому некоректно порівнювати за індексом цитування вчених, які працюють у різних науках. Дуже низький індекс цитування робіт у галузях прикладних і технічних наук. Тому наш технічний університет за індексом цитування науковців у цілому буде завжди виглядати гірше, ніж класичні університети, де займаються фундаментальними дослідженнями в галузі біології та фізики.

Зауважу, що багато разів цитуються ті наукові статті, які не лише цікаві для багатьох науковців, але й належать до тієї галузі науки, що бурхливо розвивається і з якої публікується багато робіт. Я маю високий h-індекс значною мірою завдяки тому, що працюю саме в таких галузях.

Перша – це хімія алмазоподібних сполук – діамондоїдів і їхнє застосування в наноелектроніці. Друга – комп'ютерна хімія. Найбільш цитовані мої статті містять виклад результатів досліджень з комп'ютерної хімії або таких, у яких поєднувалися методи комп'ютерної хімії та експериментальні дослідження. Такі статті цитувалися більше 3000 разів. А є статті з комп'ютерної хімії, які цитуються по 50–60 тисяч разів.

– Що таке комп'ютерна хімія?

– Це галузь досліджень, у якій за допомогою комп'ютера передбачають властивості хімічних сполук і особливості протікання хімічних реакцій. Прогнозують енергетику хімічних реакцій, їхню динаміку, механізм та ін. Теоретичною основою є квантова хімія. До речі, за розробку обчислювальних методів, що застосовуються в комп'ютерній хімії, американським ученим Вальтеру Кону і Джону Поплу було присуджено Нобелівську премію з хімії за 1998 рік.

Застосування методів комп'ютерної хімії викликало справжню революцію в хімії. Раніше хіміки отримували різноманітні сполуки, потім досліджували їхні властивості і за результатами досліджень визначали, де ці сполуки можна застосувати. В наш час, коли хіміки можуть синтезувати найрізноманітніші сполуки, такий підхід вимагає величезних витрат часу і коштів. Тому бажано знати наперед властивості ще не отриманих сполук і досліджувати лише деякі з них – ті, у яких можна очікувати наявність властивостей, необхідних для певних застосувань. Попередні ж розрахунки властивостей сполук здійснюються за допомогою методів комп'ютерної хімії. Зауважу, що в наш час постійно дорожчають і хімічні реактиви, і лабораторне обладнання, а комп'ютери і комп'ютерний час, навпаки, дешевіють. Це також стимулює інтерес хіміків до застосування комп'ютерних методів.

Сьогодні багато проблем комп'ютерної хімії можна вирішувати навіть на персональних комп'ютерах. Саме на "персоналках" виконують практикум з комп'ютерної хімії студенти нашої кафедри. При цьому вони не лише засвоюють новітні методи досліджень, а й починають краще розуміти хімію. Коли студент бачить на екрані, як рухаються атоми і молекули під час хімічної реакції, то багато чого йому у буквальному сенсі стає очевидним.  До речі, з ініціативи нашої кафедри два роки тому до програми підготовки магістрів з органічної хімії в Україні було включено вивчення комп'ютерної хімії.

– Як відбуваються дослідження з використанням комп'ютерної хімії?

– Приміром, у мене з'явилась ідея якоїсь хімічної реакції. Перш ніж проводити цю реакцію в лабораторії, я моделюю її на комп'ютері. Є спеціальні програми для комп'ютерної хімії. Можна задати дві молекули, і програма розрахує, який енергетичний бар'єр треба подолати, щоб між ними сталася та чи інша реакція. Далі можна робити висновки: якщо бар'єр занадто високий, то реакція не відбудеться; а щоб відбулася, можливо слід підвищити температуру або застосувати каталізатор. Зауважу, що для виконання таких розрахунків програма використовує тільки фундаментальні фізичні константи – сталу Планка, швидкість світла тощо. Завдяки цьому результати мають дійсно фундаментальний характер. Таким чином, ще до проведення реальних експериментів ми можемо вже на 99% знати, що вийде на практиці. Зауважу, що точність передбачень сьогодні сягає  однієї кілокалорії на моль у розрахунках енергій реакцій і однієї сотої ангстрема при прогнозуванні міжатомних відстаней у молекулах.

За допомогою комп'ютера можна передбачити, наприклад, як речовина буде взаємодіяти зі світлом, який колір матиме, як буде проводитися в електричному полі, чи можна її застосувати в електронному пристрої.

– До речі, про електронні пристрої. Колись в залі засідань Вченої ради університету ви робили доповідь, у якій, зокрема, йшлося про застосування діамондоїдів в наноелектроніці. Що нового про це можете сказати?

– Нещодавно в "Nature Communications" опубліковано нашу роботу, де йдеться про нові напівпровідники – гібридні матеріали на основі діамондоїдів і фуллеренів. У минулому році в "Nature Nanotechnology" вийшла наша стаття "Ultralow effective work function surfaces using diamondoid monolayers". Там описано, як після  нанесення діамондоїдів на поверхню металу,  завдяки суттєвому зменшенню роботи виходу електрона, вдалося збільшити потужність електронної гармати в 13 тис. разів. У вересні у "Journal of  Chemical Physics" з'явилась теоретична робота про Ван-дер-Ваальсові кристали на основі діамондоїдів. Через низьку енергію взаємодії між частинками такі кристали під впливом зовнішніх факторів можуть легко змінювати структуру й електричні властивості. Займаємось і синтезами на основі діамондоїдів. У цьому році опубліковано статтю в журналі "Synthesis" про нові реакції діамондоїдів і нові оптично активні сполуки, які можна використовувати і як матеріали, і як реагенти для органічного синтезу.

– Розкажіть, як ви стали хіміком і яким був ваш шлях до нинішніх успіхів?

– Почну з того, що я хімік у четвертому поколінні. Мій прадід, Сергій Олексійович Фокін, був професором КПІ у 1913–1917 рр. Дід, Артемій Сергійович, був завідувачем кафедри хімії в Інституті легкої промисловості. Мама, Зоя Артемівна, працювала завідувачем відділу в Інституті загальної та неорганічної хімії НАН України. Хімією я цікавився з дитинства, і мій інтерес старші заохочували. У мене вдома була хімічна лабораторія з витяжною шафою на підвіконні. Там я, наприклад, отримував хлор шляхом електролізу. До закінчення школи я перечитав усі книги з хімії, які були вдома (дві шафи). Зауважу, що наприкінці навчання у школі неорганічну хімію я знав краще, ніж сьогодні. 

Далі я навчався на хіміко-технологічному факультеті КПІ. Після закінчення навчання вступив до аспірантури, через два роки захистив кандидатську дисертацію під керівництвом Павла Олексійовича Красуцького. Так швидко підготувати і захистити дисертацію  мені вдалося тому, що кандидатська була продовженням дипломної роботи.

Потім, у зв'язку з ситуацією, що склалася у 90-ті роки минулого сторіччя, я переключився зовсім на іншу тематику. Зайнявся розробкою нових інсектицидів, зокрема для боротьби з колорадським жуком. Я розробляв технології синтезу діючих речовин інсектицидів, брав участь у біологічних випробуваннях, їздив на підприємства, де впроваджував технології у виробництво.

За цією напівприкладною тематикою в 1995 році я захистив докторську дисертацію; у мене було 30 публікацій, включаючи патенти, причому жодної публікації англійською мовою. Відповідно, мій індекс цитування був дуже низький.

Після захисту докторської я знову зайнявся фундаментальними дослідженнями – органічним синтезом, механізмами реакцій, дослідженнями в галузі комп'ютерної хімії. Почав публікувати статті англійською мовою. Першою з них стала стаття в провідному журналі з органічного синтезу "Tetrahedron Letters".

Слід сказати, що кожний журнал світу має певну вартість опублікованої там статті. Приміром, стаття в "Nature" потребує грантів приблизно на 1 млн доларів. Саме таку суму необхідно витратити, щоб отримати експериментальні дані, які опублікують в "Nature". А, скажімо, у провідному журналі з хімії "Journal of the American Chemical Society" кожна стаття – це 300–400 тис. доларів. Тут, зрозуміло, неможливо обійтися без кооперації із західними партнерами. Більшість моїх статей написані у співавторстві з колегами з США, Німеччини, Італії, Франції. Саме там отримують і витрачають основні кошти на проведення досліджень. Наприклад, на минулому тижні було взято до друку в "Journal of the American Chemical Society" нашу роботу з прецизійного структурного аналізу діамондоїдних димерів, де нам вдалось об'єднати зусилля хіміків, фізиків, теоретиків і спектрометристів з шести європейських університетів. Вартість обладнання, яке використовувалось для отримання експериментальних результатів, склала багато мільйонів євро. А молекули, які були об'єктом досліджень, були синтезовані на нашій кафедрі. Нині у хімії практично немає одноосібних статей. Усі мої статті мають мінімум 5-6 співавторів. Один генерує ідею, другий робить розрахунки, третій планує експеримент, четвертий його проводить, п'ятий досліджує властивості отриманих речовин.

 – А як ви знайшли колег, з якими нині співпрацюєте?

 – Писав листи, знайомився на конференціях, і поступово утворилось коло однодумців, з якими нині працюю. Велике значення мало те, що в 1996 р. я отримав стипендію Фонду Гумбольдта, яка давала можливість два роки працювати у будь-якому місці в Німеччині. Я обрав Університет Нюрнберга (м. Ерланген), де працював у видатного хіміка Пола Шлайера. Їздив на конференції, і саме в той час зав'язав основні контакти з іноземними колегами.

Я вважаю, що слід не боятися їхати на Захід. Навпаки, вважаю, що лише кошти західних країн можуть сьогодні врятувати українську науку. Адже наша держава десятиліттями не виділяє кошти на наукові прилади і обладнання, а без них органічна хімія не може існувати. Усі прилади, які є на нашій кафедрі, майже всі реактиви придбані за рахунок грантів, які ми отримали із західних фондів, що фінансують наукові дослідження, таких як німецькі Volkswagen Stiftung – Фонд Фольксвагена і Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – Німецьке науково-дослідницьке співтовариство, американський  National Science Foundation (NSF) – Національний науковий фонд.  Нещодавно отримали новий газовий хроматограф від спонсорів зі штату Міннесота США. Постійну підтримку нам надає Університет міста Гіссена (Німеччина).

– А що скажете про підготовку фахівців на вашій кафедрі?

– Головна перевага наших студентів та, що вони можуть знайти роботу за фахом. Органічна хімія – це галузь, де виробляють речовини, які потрібні і медикам, і фармацевтам, і матеріалознавцям. В Україні є фірми, які займаються виробництвом органічних речовин, і куди наші випускники йдуть працювати. Крім того, випускники можуть працювати в різноманітних аналітичних лабораторіях – на підприємствах харчової промисловості, на санепідстанціях,  у лабораторіях МВС та інших.

Програма підготовки фахівців на нашій кафедрі не поступається програмам жодного західного університету, навіть провідних, а де в чому їх переважає. Можу, наприклад, сказати, що такого рівня викладання комп'ютерної хімії, як у нас, немає ніде, крім спеціалізованих комп'ютерних центрів.

При розробці навчальних програм ми виходимо з того, що за достойні робочі місця наші випускники будуть змагатися з випускниками провідних університетів світу. І це успішно реалізуємо. Наші студенти часто їздять за кордон на стажування, і головне – часто повертаються після цього в Україну.

– Що побажаєте тим, хто хоче зайнятися наукою?

– Відповісти на це запитання досить просто. У науку, як кажуть на Заході, "в академію", слід іти тільки в тому випадку, якщо іншого шляху собі людина просто не мислить. Тоді результат і загальний успіх гарантовані. Звичайно, за це доводиться розплачуватися – дуже мало науковців можуть віднести себе до заможних людей. Як говорив Резерфорд: "Хліб, масло, але не джем..." Але натомість вони отримують найголовніше – свободу вибору. Що може бути кращим від вільної професії? На мою думку, немає нічого більш цікавого і надихаючого ніж фундаментальна наука.

x

Електронний кампус

Інформаційні ресурси

Викладачі КПІ

GitHub репозиторій