В Тверской областной библиотеке имени А.М. Горького открылась выставка, приуроченная к Международному женскому дню 8 марта и посвященная выдающимся изобретательницам Верхневолжья. Тверские служительницы науки проявили себя в самых разных сферах, и здесь мы расскажем о достижениях некоторых представительниц ТвГУ. Окончив университет, все они связали с ним свою дальнейшую трудовую и исследовательскую деятельность.
Александра Иванова: жидкость вместо золота
С 1991 года работает в ТвГУ Александра Иванова, автор 13 патентов, 9 ноу-хау, 4 учебных пособий и более 200 научных статей. Ее изобретения относятся к таким научным областям, как, например, хорошо освоенная тверскими учеными физика кристаллов: «Способ определения удельного электросопротивления полупроводников с помощью инфракрасной оптики», "Способ определения степени однородности одноосных кристаллов». Для справки: однородность кристалла выражается в одинаковых цвете, твердости и других свойствах по всему его объему. А одноосным же называется кристалл с симметрией вращения относительно своей оптической оси.
Еще одна сфера научных интересов Александры Ивановой – оптическая и электронная микроскопия ("Способ визуализации магнитной доменной структуры и полей рассеяния микрообъектов в растровом электронном микроскопе», «Способ подготовки диэлектрических образцов для исследований на растровом электронном микроскопе»). Магнитные домены – это области магнитно-упорядоченного вещества, в которых намагниченность имеет равномерное направление.
Сегодня сложно представить открытия или новые технологии в микробиологии и медицине, материаловедении и инженерии, химических науках и электронике, которые совершались бы без помощи современных микроскопов. Сканирующая растровая электронная микроскопия превратилась в мощный инструмент исследования структуры и анализа химического элементного состава материалов.
Как работает электронный микроскоп? С поверхностью исследуемого образца взаимодействуют электроны, эти взаимодействия регистрируют детекторы, и происходит формирование изображения. Разрешающая способность и увеличение у электронного микроскопа в десятки и сотни раз больше, чем у оптических микроскопов.
Именно такой сканирующий электронный микроскоп вот уже почти 13 лет функционирует в научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии (НИЛЭМ) Тверского государственного университета, к тому же оснащенный системой рентгеновского энергодисперсионного микроанализа (он является одним из основных методов по определению элементного состава вещества. Метод позволяет исследовать поверхность вещества как точечно, так и по площади с построением карт распределения элементов). Это единственный микроскоп такого уровня в Твери и Тверской области. Руководит уникальной лабораторией кандидат физико-математических наук, доцент физико-технического факультета Александра Иванова.
Под ее руководством была преодолена одна из сложных технических проблем, возникших при работе микроскопа. Наши исследователи обнаружили, что сканирование в нем диэлектриков (непроводящих ток материалов) ведет к накоплению отрицательного заряда у поверхности образца. В свою очередь, из-за этого ухудшается контраст изображения. Один из известных способов удаления ненужного заряда заключается в создании на образце проводящего покрытия, вот только для него нужны дорогостоящие металлы – платина, золото, палладий.
Ученые ТвГУ пошли другим путем. Они создали и успешно применяют в сканирующей электронной микроскопии новое проводящее покрытие для диэлектриков на основе ионной жидкости. Это покрытие не требует дорогостоящего оборудования, является экологичным и успешно решает поставленную задачу. Изобретение наших талантливых представительниц физико-технического факультета называется «Токопроводящее покрытие на основе ионной жидкости для исследований диэлектрических образцов в микроскопии». Вместе с Александрой Ивановой его соавторами стали доцент физико-технического факультета кандидат физико-математических наук Екатерина Барабанова, студентка 4-го курса по специальности «Инноватика» Александра Дудиловская, а также единственный мужчина в научном коллективе – доцент химико-технологического факультета ТвГУ Олег Журавлев.
Сегодня Александра Иванова – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной физики, заведующая научно-исследовательской лабораторией электронной микроскопии Центра коллективного пользования Тверского государственного университета. Общий стаж ее научно-педагогической деятельности – 25 лет. В творческом багаже – победа во всероссийском конкурсе «Инженер года-2018», а также букет из медалей всех достоинств московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед» 2020-го, 2023-го и 2024 годов.
При этом достижения нашей героини не пылятся в шкафу, они активно внедряются в образовательный и научно-исследовательский процесс, расширяя профессиональные компетенции студентов, магистров, аспирантов. А в свободное время доцент Иванова любит путешествовать.
Людмила Толкачева: царица дружелюбных комплексонов
Людмила Толкачева окончила ТвГУ в 2008 году и получила диплом с отличием по специальности «Химия». Уже в 2012 году она успешно защитила диссертацию на соискание степени кандидата химических наук, а на следующий год вошла в число победителей всероссийского конкурса «Инженер года-2013» в номинации «Химия». Стаж ее трудовой деятельности в университете превышает 16 лет, за это время она получила 13 патентов на изобретения, выпустила более 15 научных статей.
Кандидат химических наук, заместитель декана химико-технологического факультета по учебно-методической организации учебного процесса, доцент кафедры неорганической и аналитической химии Людмила Толкачева проявила свой научный интерес к экологической проблематике. Ее изобретения относятся к области разработки новых технологий получения комплексонов производных янтарной кислоты, важнейшим достоинством которой является исключение возможности протекания побочных реакций.
Дело в том, что в связи с бурным развитием экономики с каждым годом растет влияние человека на окружающую среду и, как следствие, увеличивается количество экологических проблем. Одной из них является угрожающее накопление в окружающей среде трудно разрушающихся хелатирующих агентов, от применения которых современная промышленность отказаться уже не может. Хелатирующее вещество – это химическое соединение, которое образует комплексы путем присоединения ионов металлов. Хелатирование является достаточно популярным процессом в химии, медицине и даже в живой природе. Без образования хелатов не обходятся биохимические процессы: фотосинтез, доставка кислорода кровью, доставка ионов через мембрану клеток и сокращение мышц.
Поэтому особо актуальным является вопрос замены традиционных крайне устойчивых комплексонов на биологически разлагаемые и экологически дружелюбные комплексоны (например, органические аминокарбоновые кислоты, производные янтарной кислоты), которые по своим свойствам будут сравнимы или лучше традиционных аналогов. А в окружающей среде такие комплексоны будут не накапливаться, а быстро разлагаться на безопасные составляющие.
Интерес к научному познанию мира Людмила Толкачева старается пробудить и у трех своих сыновей. «Стараюсь привить своим детям интерес к познанию мира и исследовательскую активность с малых лет. Дома также не обходится без химических экспериментов, а любимая дача является площадкой для отработки и проверки научных гипотез», – говорит ученая.
Светлана Хижняк: впору исследовать поры
Кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии, заведующая научно-исследовательской лабораторией спектроскопии Центра коллективного пользования Тверского государственного университета Светлана Хижняк поступила на работу в 1983 году еще в Калининский государственный университет и вместе с альма-матер прошла тернистый путь от советской к российской науке.
В 1996 году она защитила диссертацию кандидата химических наук по специальности «Физическая химия». Светлана Хижняк – автор 25 патентов, 5 учебных пособий и более 400 научных статей. Одно из ее изобретений заключается в разработке нового спектроскопического подхода для оценки распределений по размерам пор или частиц наполнителя в пористых или композиционных полимерных материалах.
Формирование таких материалов является одной из актуальных научных проблем. Пористые полимеры применяются в промышленности в качестве тепло-, звукоизолирующих и демпфирующих материалов, в быту и медицине – как адсорбенты и впитывающие материалы. В ряде отраслей к определению размера пор предъявляются повышенные требования, что и определило важность работы Светланы Хижняк и ее соавторов.
В сферу ее научных интересов попали и изменения химического состава лекарственных растений, растений-биоиндикаторов, происходящих под влиянием антропогенных факторов, а также ряд разработок биомедицинского назначения. Наградой за профессионализм в науке стало звание лауреата всероссийского конкурса «Инженер года- 2019» в номинации «Химия и химические технологии».
В списке жизненных приоритетов Светланы Хижняк сразу вслед за химией значатся классическая музыка и путешествия.
Елена Семенова: с магнетизмом по жизни
Заместитель декана физико-технического факультета ТвГУ, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики конденсированного состояния Елена Семенова знает о магнитах и обо всем, что к ним относится, по-видимому, все.
С 1998 года она работает в системе Тверского университета, а в 2000 году защитила диссертацию кандидата физико-математических наук по специальности «Физика магнитных явлений». Вот и сферы ее научного интереса – это доменная структура магнетиков, физика магнитных материалов, магнитно-силовая микроскопия («Программа для обработки и анализа изображений магнитной доменной структуры, полученных на оптическом микроскопе», «Программа для расчета констант магнитокристаллической анизотропии»).
Что касается магнитокристаллической анизотропии, этим термином пользуются в отношении ферромагнетика, когда для его намагничивания в определенных направлениях требуется больше энергии, чем в других. Эти направления связаны с главными осями его кристаллической решетки. Другими словами, избыточная энергия, необходимая для намагничивания образца в определенном направлении по сравнению с энергией, необходимой для намагничивания его в простом направлении, называется энергией кристаллической анизотропии.
Елена Семенова автор 2 патентов, 2 свидетельств на программы ЭВМ, 3 учебных пособий и более 150 научных статей. а в 2012 году она еще и завоевала титул «Инженер года» в номинации «Черная металлургия». Досуг заместителя декана составляют книги и кино.
Софья Сметанникова: то ли еще будет
Самой юной в дружной команде физиков и химиков является студентка 2-го курса физико-технического факультета (специальность «Инноватика») Тверского государственного университета Софья Сметанникова.
Тем не менее второкурсница уже успела поучаствовать в трех всероссийских научных конференциях, выпустить две научные статьи, а также составить компьютерную программу для моделирования полей рассеяния магнетиков на основе экспериментальных данных. Безусловно, это говорит о большом будущем Софьи, главное – не снижать требований к себе. А выпадет свободная минутка – можно и в любимые настольные игры сразиться.
