Фундаментальна наука – основа технічного і суспільного прогресу

За підсумками 2019 р. завідувач кафедри органічної хімії та технології органічних речовин (ОХ та ТОР) доктор хімічних наук, професор Андрій Артурович Фокін уже вкотре став лідером нашого університету з публікаційної активності. У розміщеному на сайті КПІ списку "Автори-науковці КПІ ім. Ігоря Сікорського, які мають індекс Гірша 5 і вище" його прізвище стоїть першим. Там зазначено, що його роботи цитувалися 4463 рази, а його індекс Гірша становить 34. Тобто, 34 публікації А.А.Фокіна цитувалися щонайменше 34 рази. З ним розмовляє наш кореспондент.

– Перш за все хочеться дізнатися, чим обумовлений ваш успіх?

– Якщо проаналізувати те, які вчені в Україні мають найвищі показники цитованості, то можна помітити, що всі вони працюють у галузі фундаментальної науки. Наша кафедра теж багато років займається в основному фундаментальними дослідженнями в галузі синтезу і вивчення діамондоїдів і споріднених сполук.

Саме результати фундаментальних досліджень, ті, які поглиблюють наші знання і розуміння природи, цитуються найчастіше. Усі журнали, які мають імпакт-фактор вище десяти, наприклад, "Nature", "Science", "Cell", "Journal of the American Chemical Society", публікують лише результати фундаментальних досліджень і практично не публікують прикладні роботи. Прикладні дослідження можуть дати вам патенти, нові технології, але майже ніколи – високі показники цитованості.

Хочу дещо сказати про фундаментальну науку взагалі. Мій вчитель у галузі хімії Пол Шлайер говорив, що займатися фундаментальною наукою – це як вносити гроші на власний банківський рахунок, а займатися прикладною наукою – це як знімати гроші з рахунку. Коли грошей на рахунку немає, то знімати нічого. Думаю, сенс цих слів зрозумілий. Адже саме результати фундаментальних досліджень – відкриття нових явищ, нових законів природи, отримання не відомих раніше речовин, вивчення їх властивостей – стають основою для розробки принципово нових технологій, приладів і матеріалів. І без нових фундаментальних знань неможливо очікувати проривних результатів у техніці і технології.

Сьогодні багато хто розуміє, що запас фундаментальних знань (грошей на рахунку) вже недостатній для того, щоб успішно розвивати прикладні дослідження. Взагалі в усьому світі виконання фундаментальних досліджень вважають одним з головних завдань університетів. А фундаментальні дослідження це не лише пошук гравітаційних хвиль, фотографування чорних дір або експерименти у Великому адронному колайдері. Це систематичні і часом рутинні дослідження у найрізноманітніших галузях. І у розвинених країнах обсяги фінансування фундаментальних досліджень колосальні. Наприклад, річний бюджет Національного наукового фонду (NSF) США, що фінансує фундаментальні дослідження, складає близько 8 млрд доларів. Річний бюджет Німецького науково-дослідного співтовариства (DFG) – 3,5 млрд доларів. A загальна сума витрат на наукові дослідження в розвинених країнах значно вища. У США і Китаї  – більше ніж 500 млрд дол., у Німеччині – 300 млрд дол.

В Україні ситуація зовсім інша. Новостворений Національний фонд досліджень оголосив на цей рік конкурс проєктів на загальну суму близько 350 млн грн – трохи більше 10 млн євро. Приблизно таке фінансування отримує щороку середній підрозділ провідного західного університету, де окремі гранти обсягом 3-5 млн доларів не рідкість. Ще один приклад. Середній спектрометр ЯМР (ядерного магнітного резонансу) для рутинних досліджень коштує приблизно 1 млн євро. Такими спектрометрами на заході оснащені всі кафедри або лабораторії, де виконують дослідження в галузі органічної хімії (а часто таких приладів кілька). І жодний імпактний журнал не візьме статтю, де для нової органічної сполуки не наводяться спектри ЯМР… А на всю Україну таких приладів кілька, і вони не в університетах. І як у таких умовах можна чекати високого рівня публікацій від українських хіміків?

Природно виникає питання: яким чином співробітники нашої кафедри досягають високих показників цитованості – на рівні кафедр західних університетів? Зауважу, що згідно з наказом про преміювання науково-педагогічних працівників КПІ ім. Ігоря Сікорського за публікації в 2019 році у виданнях, що індексуються в міжнародних наукометричних базах даних Scopus та Web of Science, крім мене, премії отримали ще шість співробітників нашої кафедри: доценти І.А.Левандовський, Т.С.Жук, Ю.В.Рассукана; асистент О.В.Гайдай, молодші наукові співробітники С.М.Васильєва і Є.Ю.Жигадло. У нас є ще кілька викладачів, які мають індекс Гірша набагато вище 5 – доценти К.Д.Бутова і В.М.Родіонов, ст.н.с. П.О.Гунченко. До речі, у мене небагато спільних статей з названими співробітниками – вони працюють цілком самостійно.

Високі показники цитованості ми маємо завдяки співпраці із західними партнерами. Ми виконуємо спільні дослідження, за результатами яких публікуємо спільні статті. Маючи сучасне обладнання, закордонні партнери знімають для нас спектри, досліджують властивості отриманих нами молекул; наші студенти і аспіранти за обміном працюють у їхніх найсучасніших лабораторіях. Завдяки угоді про співпрацю я маю можливість виконувати розрахунки в галузі комп'ютерної хімії в суперкомп'ютерному центрі Університету Франкфурта. Співпраця із західними партнерами – це єдина для нас можливість розвивати фундаментальну науку на належному рівні.

– У якій саме галузі органічної хімії ви працюєте?

– На нашій кафедрі багато років існує наукова школа з хімії каркасних алмазоподібних сполук – діамондоїдів, основи якої у 60-х рр. минулого століття заклав тодішній завідувач кафедри проф. Ф.М.Степанов. Потім ці дослідження продовжив його наступник проф. О.Г.Юрченко, а нині продовжуємо ми. В основному ми використовуємо каркасні сполуки як моделі для фундаментальних досліджень у галузі органічної і фізичної хімії. Низка наших праць уже згадується в підручниках з органічної хімії, наприклад, у знаменитому підручнику Марча "March's Advanced Organic Chemistry".

Свого часу нам вдалося знайти закордонних партнерів, які зацікавилися нашими дослідженнями, нашими сполуками і їхніми властивостями і почали досліджувати можливість їх практичного застосування в різноманітних галузях – наноелектроніці, механохімії, розробці лікувальних засобів, але, знову-таки, на фундаментальному рівні.

– Можете навести якісь приклади досліджень?

– Наприклад, нам вдалося розрахувати методами комп'ютерної хімії, а потім синтезувати молекули з рекордно великими значеннями довжини зв'язку вуглець-вуглець (С-С) – 0,171 нм проти типових 0,154 нм. Цікаво, що отримані сполуки виявилися стабільними при підвищених температурах, як виявилось, за рахунок слабких Ван-дер-Ваальсових сил. Про це опублікували статтю в журналі "Nature". В галузі механохімії відкрили новий ефект поведінки молекул на поверхні металу, де завдяки наявності жорсткого діамондоїдного фрагменту нам вдалося сконструювати "молекулярне ковадло". І знову про це була стаття в "Nature".

Вивчали властивості самоасоційованих моношарів деяких діамондоїдів на поверхні металів. У певних випадках отримували негативну електронну спорідненість матеріалу, що може знайти застосування в електронних емітерах. Про це вийшла стаття в "Science".

Ми також працювали над включенням невуглецевих атомів (нітрогену, фосфору, сульфуру) у каркас діамондоїдів. У результаті отримали наноалмази з дуже сильними магнітними властивостями. Їх можна застосовувати в томографії для підвищення роздільної здатності томографів.

Зауважу, що в усіх цих дослідженнях ми спочатку розрахували методами комп'ютерної хімії властивості молекул, які збиралися синтезувати, потім їх отримували і досліджували. Ми так діємо завжди – спочатку розрахунки, потім синтез і вивчення властивостей. Це дає можливість зекономити багато коштів, оскільки дорожчає все, крім комп'ютерного часу.

Основні результати фундаментальна наука може дати лише за умови поєднання зусиль дослідників у різних сферах. Ми працюємо з фізиками, математиками, біологами, спектроскопістами, медиками. І тільки в умовах такої співпраці можна розраховувати на по-справжньому новий результат, який буде цікавим для широкого кола вчених. Саме останній фактор і визначає, чи візьмуть вашу статтю в хороший журнал, чи ні.

– Як ваші студенти долучаються до досліджень?

– Беззаперечним є те, що глибоку фундаментальну підготовку може отримати лише той студент, який долучається до наукових досліджень високого рівня, світового класу. І ми намагаємось це робити. Як я вже говорив, студенти нашої кафедри регулярно навчаються в закордонних університетах за програмами академічного обміну. Деякі отримують подвійні дипломи.

Водночас, ми стикаємось з деякими негативними наслідками реформи освіти. Оскільки рівень підготовки наших бакалаврів дуже високий, то багато з них легко вступають до магістратури закордонних університетів. Так, у минулому році з дев'ятнадцяти бакалаврів семеро продовжили навчання в університетах Чехії, Іспанії, Кореї… Це, безумовно, пов'язано з тим, що після закінчення таких університетів є більше шансів знайти роботу за фахом з пристойною оплатою.

Ще одна проблема. Міністерство освіти і науки України прийняло рішення про те, що в нашому університеті, як технічному, має бути лише аспірантура з технології, але не з хімії. Внаслідок цього мої аспіранти будуть захищати дисертації в Інституті органічної хімії НАН України і складати там окремі іспити. Зрозуміло, що це додаткова загальна перешкода для розвитку фундаментальної науки в нашому університеті.

У цілому зазначу, що мені все важче переконувати хороших студентів залишатися навчатися і працювати в Україні. І це – ще один привід для тривоги за майбутнє фундаментальної науки в нашій країні.