По итогам 2016 г. лидером по международному признанию публикаций нашего университета стал заведующий кафедрой органической химии и технологии органических веществ (ОХ и ТОР) доктор химических наук, профессор Андрей Артурович Фокин. С ним встретился наш корреспондент.
- Какими показателями вашей работы обусловлена ваша победа в конкурсе?
- Лидер по международному признанию публикаций в нашем университете определяется по показателю цитируемости работ, который называется индексом Хирша, или h-индексом и исчисляется по данным ведущих наукометрических баз мира Web of Science и Scopus. Индекс Хирша ученого равна h, если он является автором h публикаций, каждая из которых была процитирована не менее h раз. Если мой h-индекс 33, то это означает, что среди моих опубликованных работ есть такие 33, каждая из которых цитируется не менее 33 раз.
Индекс Хирша введен в 2005 году. Ранее применяли индекс цитирования, который означает отношение общего количества ссылок к общему числу публикаций ученого. Между этими индексами есть существенное отличие. Ученый, который опубликовал одну работу, что цитируется 1000 раз, и три работы, на которые ссылаются по три раза, будет иметь индекс цитирования 252, а h-индекс - три. Чтобы иметь высокий индекс Хирша, необходимо иметь много таких статей, которые много раз цитировались и, соответственно, заинтересовали многих ученых.
Следует сказать, что различные науки существенно отличаются по средним значениям индекса Хирша. Этот индекс в среднем самый высокий в биологии, ниже в химии, еще ниже в физике и существенно ниже, например, в геологии. Поэтому некорректно сравнивать по индексу цитирования ученых, работающих в различных науках. Низкий индекс цитирования работ в области прикладных и технических наук. Поэтому наш технический университет по индексу цитирования ученых в целом будет всегда выглядеть хуже, чем классические университеты, где занимаются фундаментальными исследованиями в области биологии и физики.
Замечу, что многократно цитируются те научные статьи, которые не только интересны для многих ученых, но и принадлежат к той области науки, что бурно развивается и с которой публикуется много работ. Я имею высокий h-индекс во многом благодаря тому, что работаю именно в таких отраслях.
Первая - это химия алмазоподобных соединений - диамондоидов и их применение в наноэлектронике. Вторая - компьютерная химия. Наиболее цитируемые мои статьи содержат изложение результатов исследований по компьютерной химии или таких, в которых сочетались методы компьютерной химии и экспериментальные исследования. Такие статьи цитировались более 3000 раз. А есть статьи по компьютерной химии, которые цитируются по 50-60 тысяч раз.
- Что такое компьютерная химия?
- Это область исследований, в которой с помощью компьютера предусматривают свойства химических соединений и особенности протекания химических реакций. Прогнозируют энергетику химических реакций, их динамику, механизм и др. Теоретической основой является квантовая химия. Кстати, за разработку вычислительных методов, применяемых в компьютерной химии, американским ученым Вальтеру Кону и Джону Поплу была присуждена Нобелевская премия по химии за 1998 год.
Применение методов компьютерной химии вызвало настоящую революцию в химии. Ранее химики получали различные соединения, затем исследовали свойства и по результатам исследований определяли, где эти соединения можно применить. В наше время, когда химики могут синтезировать самые разнообразные соединения, такой подход требует огромных затрат времени и средств. Поэтому желательно знать заранее свойства еще не полученных соединений и исследовать только некоторые из них - те, в которых можно ожидать наличие свойств, необходимых для определенных применений. Предыдущие же расчеты свойств соединений осуществляются с помощью методов компьютерной химии. Замечу, что в наше время постоянно дорожают и химические реактивы, и лабораторное оборудование, а компьютеры и компьютерное время, наоборот, дешевеют. Это также стимулирует интерес химиков к применению компьютерных методов.
Сегодня многие проблемы компьютерной химии можно решать даже на персональных компьютерах. Именно на "персоналках" выполняют практикум по компьютерной химии студенты нашей кафедры. При этом они не только усваивают новейшие методы исследований, но и начинают лучше понимать химию. Когда студент видит на экране, как движутся атомы и молекулы во время химической реакции, то многое ему в буквальном смысле становится очевидным. Кстати, по инициативе нашей кафедры два года назад в программу подготовки магистров по органической химии в Украине было включено изучение компьютерной химии.
- Как происходят исследования с использованием компьютерной химии?
- Например, у меня появилась идея какой-то химической реакции. Прежде чем проводить эту реакцию в лаборатории, я моделирую ее на компьютере. Есть специальные программы для компьютерной химии. Можно задать две молекулы, и программа рассчитает, какой энергетический барьер надо преодолеть, чтобы между ними произошла та или иная реакция. Далее можно делать выводы: если барьер слишком высок, то реакция не произойдет; а чтобы произошла, возможно следует повысить температуру или применить катализатор. Замечу, что для выполнения таких расчетов программа использует только фундаментальные физические константы - постоянную Планка, скорость света и тому подобное. Благодаря этому результаты имеют действительно фундаментальный характер. Таким образом, еще до проведения реальных экспериментов мы уже на 99% будем знать, что получится на практике. Замечу, что точность предсказаний сегодня достигает одной килокалории на моль в расчетах энергий реакций и одной сотой ангстрем при прогнозировании межатомных расстояний в молекулах.
С помощью компьютера можно предположить, например, как вещество будет взаимодействовать со светом, какой цвет будет иметь, как будет себя вести в электрическом поле, можно ли ее применить в электронном устройстве.
- Кстати, об электронных устройствах. Когда в зале заседаний Ученого совета университета вы делали доклад, в котором, в частности, говорилось о применении диамондоидов в наноэлектронике. Что нового об этом можете сказать?
- Недавно в "Nature Communications" опубликовано нашу работу, где речь идет о новых полупроводниках - гибридных материалах на основе диамондоидов и фуллеренов. В прошлом году в "Nature Nanotechnology" вышла наша статья "Ultralow effective work function surfaces using diamondoid monolayers". Там описано, как после нанесения диамондоидов на поверхность металла, благодаря существенному уменьшению работы выхода электрона, удалось увеличить мощность электронной пушки в 13 тыс. раз. В сентябре в "Journal of Chemical Physics" появилась теоретическая работа о Ван-дер-Ваальсовых кристаллах на основе диамондоидов. Из-за низкой энергию взаимодействия между частицами такие кристаллы под воздействием внешних факторов могут легко изменять структуру и электрические свойства. Занимаемся и синтезом на основе диамондоидов. В этом году опубликована статья в журнале "Synthesis" о новых реакциях диамондоидов и новых оптически активных соединениях, которые можно использовать и в качестве материалов, и как реагенты для органического синтеза.
- Расскажите, как вы стали химиком и каким был ваш путь к нынешним успехам?
- Начну с того, что я химик в четвертом поколении. Мой прадед, Сергей Алексеевич Фокин, был профессором КПИ в 1913-1917 гг. Дед, Артемий Сергеевич, был заведующим кафедрой химии в Институте легкой промышленности. Мама, Зоя Артемовна, работала заведующим отделом в Институте общей и неорганической химии НАН Украины. Химией я интересовался с детства, и мой интерес старшие поощряли. У меня дома была химическая лаборатория с вытяжным шкафом на подоконнике. Там я, например, получал хлор путем электролиза. К окончанию школы я перечитал все книги по химии, которые были дома (два шкафа). Замечу, что в конце обучения в школе неорганическую химию я знал лучше, чем сегодня.
Далее я учился на химико-технологическом факультете КПИ. После окончания учебы поступил в аспирантуру, через два года защитил кандидатскую диссертацию под руководством Павла Алексеевича Красуцкого. Так быстро подготовить и защитить диссертацию мне удалось потому, что кандидатская была продолжением дипломной работы.
Затем, в связи с ситуацией, сложившейся в 90-е годы прошлого столетия, я переключился совсем на другую тему. Занялся разработкой новых инсектицидов, в частности для борьбы с колорадским жуком. Я разрабатывал технологии синтеза действующих веществ инсектицидов, участвовал в биологических испытаниях, ездил на предприятия, где внедрял технологии в производство.
По этой полуприкладной тематике в 1995 году я защитил докторскую диссертацию; у меня было 30 публикаций, включая патенты, причем ни одной публикации на английском языке. Соответственно, мой индекс цитирования был очень низкий.
После защиты докторской я снова занялся фундаментальными исследованиями - органическим синтезом, механизмами реакций, исследованиями в области компьютерной химии. Начал публиковать статьи на английском языке. Первой из них стала статья в ведущем журнале по органическому синтезу "Tetrahedron Letters".
Следует сказать, что каждый журнал мира имеет определенную стоимость опубликованной там статьи. К примеру, статья в «Nature» требует грантов примерно на 1 млн долларов. Именно такую сумму необходимо потратить, чтобы получить экспериментальные данные, которые опубликуют в «Nature». А, скажем, в ведущем журнале по химии "Journal of the American Chemical Society" каждая статья - это 300-400 тыс. долларов. Здесь, разумеется, невозможно обойтись без кооперации с западными партнерами. Большинство моих статей написаны в соавторстве с коллегами из США, Германии, Италии, Франции. Там получают и тратят основные средства на проведение исследований. Например, на прошлой неделе было принято к печати в "Journal of the American Chemical Society" нашу работу с прецизионного структурного анализа диамондоидных димеров, где нам удалось объединить усилия химиков, физиков, теоретиков и спектрометристов из шести европейских университетов. Стоимость оборудования, которое использовалось для получения экспериментальных результатов, составила много миллионов евро. А молекулы, которые были объектом исследований, были синтезированы на нашей кафедре. Сейчас в химии практически нет единоличных статей. Все мои статьи имеют минимум 5-6 соавторов. Один генерирует идею, второй делает расчеты, третий планирует эксперимент, четвертый проводит, пятый исследует свойства полученных веществ.
- А как вы нашли коллег, с которыми сейчас сотрудничаете?
- Писал письма, знакомился на конференциях, и постепенно образовался круг единомышленников, с которыми сейчас работаю. Большое значение имело то, что в 1996 г. я получил стипендию Фонда Гумбольдта, которая давала возможность два года работать в любом месте в Германии. Я выбрал Университет Нюрнберга (г. Эрланген), где работал в выдающегося химика Пола Шлайера. Ездил на конференции, и именно в то время завязал основные контакты с иностранными коллегами.
Я считаю, что следует не бояться ехать на Запад. Наоборот, считаю, что только средства западных стран могут сегодня спасти украинскую науку. Ведь наше государство десятилетиями не выделяет средств на научные приборы и оборудование, а без них органическая химия не может существовать. Все приборы, которые есть на нашей кафедре, почти все реактивы приобретенные за счет грантов, которые мы получили из западных фондов, финансирующих научные исследования, таких как немецкие Volkswagen Stiftung - Фонд Фольксвагена и Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Немецкое научно-исследовательское сообщество, американский National Science Foundation (NSF) - Национальный научный фонд. Недавно получили новый газовый хроматограф от спонсоров из штата Миннесота США. Постоянную поддержку нам оказывает Университет города Гиссен (Германия).
- А что скажете о подготовке специалистов на вашей кафедре?
- Главное преимущество наших студентов то, что они могут найти работу по специальности. Органическая химия - это отрасль, где производят вещества, которые нужны и медикам, и фармацевтам, и материаловедам. В Украине есть фирмы, которые занимаются производством органических веществ, и куда наши выпускники идут работать. Кроме того, выпускники могут работать в различных аналитических лабораториях - на предприятиях пищевой промышленности, на санэпидемстанциях, в лабораториях МВД и других.
Программа подготовки специалистов на нашей кафедре не уступает программам ни единого западного университета, даже ведущих, а кое в чем их преобладает. Могу, например, сказать, что такого уровня преподавания компьютерной химии, как у нас, нет нигде, кроме специализированных компьютерных центров.
При разработке учебных программ мы исходим из того, что за достойные рабочие места наши выпускники будут соперничать с выпускниками ведущих университетов мира. И это успешно реализуем. Наши студенты часто ездят за границу на стажировку, и главное - часто возвращаются после этого в Украину.
- Что пожелаете тем, кто хочет заняться наукой?
- Ответить на этот вопрос довольно просто. В науку, как говорят на Западе, «в академию", следует идти только в том случае, если другого пути себе человек просто не мыслит. Тогда результат и общий успех гарантированы. Конечно, за это приходится расплачиваться - очень мало ученых могут отнести себя к состоятельным людям. Как говорил Резерфорд: «Хлеб, масло, но не джем ..." Но вместо этого они получают самое главное - свободу выбора. Что может быть лучше свободной профессии? По моему мнению, нет ничего более интересного и вдохновляющего чем фундаментальная наука.