The formation of a specialization “Photochemistry” at the Chemical Faculty of Tomsk University.pdf Начало Первые исследования по фотохимии в Томском государственном университете стали проводится с приездом в 1935 г. в Томск ученицы академика A. Н. Теренина Н.А. Прилежаевой [1]. В 1937 г. она защитила кандидатскую диссертацию на тему «Фотохимические процессы в сложных молекулах», а затем - докторскую диссертацию на тему «Превращение электронной энергии в элементарных процессах». Далее в исследование электронно-возбужденных состояний включилась выпускница химического факультета ТГУ по специальности «физическая химия» В.И. Данилова [2], начав совместно с А.Ф. Терпуговой применять квантовую химию для исследования спектральных свойств многоатомных молекул. В 1969 г. В.И. Даниловой была защищена докторская диссертация по химии на тему «Электронное строение, спектры и некоторые физико-химические свойства алифатических и ароматических соединений». Развитие методов Именно комплексные исследования (экспериментальные и квантовохимические) фотопроцессов, протекающих в сложных органических молекулах, отличают томскую научную школу Прилежаевой-Даниловой. Важный этап в ее дальнейшем развитии связан с выпускником химического факультета ТГУ В.Г. Плотниковым (аспирантом Н.А. Прилежаевой и В.И. Даниловой), который разработал общие выражения для констант скоростей процессов безызлучательной конверсии и теоретически обосновал спектрально-люминесцентную систематику Нурмухаметова-Плотникова-Шигорина. Докторская диссертация В.Г. Плотникова на тему «Природа электронно-возбужденных состояний и спектрально-люминесцентные свойства многоатомных молекул» содержит развернутую систему представлений о связи фотофизических и фотохимических процессов, протекающих в многоатомных молекулах, с их электронным строением. Более подробно о научной биографии B. Г. Плотникова и его основных научных результатах можно прочитать в работе [3]. Далее Г.В. Майером были разработаны методики квантовохимической оценки констант скоростей внутренней и интеркомбинационной конверсии в многоатомных молекулах, которые изложены в докторской диссертации «Орбитальная природа электронно-возбужденных состояний, спектральнолюминесцентные свойства и лазерная активность п-электронных молекул» (1988). В.Я. Артюховым был создан проблемно-ориентированный программный комплекс, позволяющий с высокой точностью решать спектроскопические задачи и проблемы изучения фотопроцессов (докторская диссертация «Квантово-химическое исследование электронно-возбужденных состояний, спектров и фотопроцессов в сложных молекулярных системах»; 1997). Предложенный Т.Н. Копыловой комплексный подход к исследованию генерационной способности органических соединений позволил создать целый 45 И.В. Соколова, Г.В. Майер, Л. Г. Самсонова и др. ряд новых лазерно-активных сред (докторская диссертация «Преобразование излучения эксимерных лазеров органическими соединениями»; 1993). Р.Т. Кузнецовой установлен способ управления фотопревращениями в органических соединениях (докторская диссертация «Особенности фотопревращений в органических соединениях при мощном лазерном возбуждении»; 2000). Становление специализации «фотохимия» В 1997 г. ректор ТГУ Г.В. Майер предложил организовать специализацию «фотохимия» на кафедре физической и коллоидной химии химического факультета ТГУ [4]. Были проведены подробные обсуждения с руководителями факультета (декан Ю.Г. Слижов) и кафедры (зав. кафедрой Ф.Г. Унгер) и сотрудниками, разработаны соответствующие планы и курсы, и специализация «фотохимия» стала осуществляться. Были созданы лекционные курсы «Фотохимия» (И.В. Соколова), «Лазерная химия и фотохимия» (Т.Н. Копылова), «Вычислительный эксперимент в исследовании фотоники молекул» (О.К. Базыль), «Люминесцентные и фотохимические методы анализа в химии, биологии и охране окружающей среды», «Фотостабильность лазерных сред на основе сложных молекул», «Межмолекулярные взаимодействия и спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства» (Р.Т. Кузнецова), «Физико-химические методы определения характеристик молекул в основном и возбужденном состояниях», «Сольватофлуорохромия органических соединений в растворах и полимерных матрицах» (Л.Г. Самсонова), «Компьютерное моделирование фотоники органических молекул» (В.Я. Артюхов). К лекционным курсам разрабатывались соответствующие семинарские, практические и лабораторные занятия. Позже был подготовлен курс лекций «Фотохимия объектов окружающей среды» для экологической специализации. Помимо этого, преподаватели специализации «фотохимия» стали участвовать в осуществлении общего курса «Строение вещества». Для методического сопровождения преподавания данных курсов были разработаны соответствующие учебно-методические пособия [5-11]. Преподаватели специализации «фотохимия» участвовали в качестве лекторов в ФПК, проводимых на ХФ ТГУ. За время существования специализации «фотохимия» ее окончило значительное число бакалавров, специалистов, магистров. Многие студенты, активно занимавшиеся научной работой, были отмечены наградами. Так, на IV Всероссийской конференции молодых ученых «Физика и химия высокоэнергетических систем» (Томск, 2008) устный доклад магистранта Е.Г. Ермолиной отмечен II премией. На XI Молодежной конференции по органической химии, посвященной 110-летию со дня рождения И.Я. Постовского (Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2008) устный доклад студентки А.М. Жаво-ронко отмечен дипломом за лучшее выступление. На IX Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химические технологии в XXI веке» (Томск, 2008) студент А.С. Синельников отмечен дипломом за активное участие в работе конференции. 46 Становление специализации «фотохимия» на химическом факультете Защиты диссертаций Остановимся только на кандидатских диссертациях, защищенных по фотохимическому направлению в рамках специальности «физическая химия»; в данном разделе приведен список таких работ. 1. Соколова Т.В. Спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства некоторых метилфенолов и дигидрохинолинов в разных средах : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2006 (рук. О.Н. Чайковская). 2. Сультимова Н.Б. Исследование кинетики первичных фотохимических реакций при фотосенсибилизированном окислении фенолов в водных средах : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Москва, 2006 (рук. П.П. Левин, И.В. Соколова). 3. Савенкова Н.С. Спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства тетрапиррольных соединений : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2007 (рук. Р.Т. Кузнецова) 4. Гадиров Р.М. Экспериментальное и квантово-химическое исследование фотопроцессов в замещенных кумарина : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2007 (рук. Л.Г. Самсонова). 5. Селиванов Н.И. Влияние межмолекулярных взаимодействий на фотопроцессы замещенных акридина, кумарина и нильского красного в растворах и тонких пленках : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2011 (рук. Л.Г. Самсонова). 6. Ермолина Е.Г. Спектрохимия новых комплексов порфиринов с лютецием и гадолинием : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2011 (рук. Р.Т. Кузнецова). 7. Синельников А.Н. Физико-химические свойства родамина Б и производных пиррометена : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2013 (рук. В.Я. Артюхов). 8. Нечаев Л.В. Влияние видимого и УФ-излучения на взаимодействие гуминовых кислот с нафталином в водных средах : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2014 (рук. О.Н. Чайковская). 9. Вершинин Н.О. Фотодеградация водных растворов 2,4-дихлорфенок-сиуксусной кислоты под действием УФ-излучения : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2015 (рук. И.В. Соколова). 10. Аксенова Ю.В. Спектроскопическое изучение физико-химических свойств дифторборатов дипирролилметена в основном и возбужденном состояниях : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2015 (рук. Р.Т. Кузнецова). 11. Вусович О.В. Спектрально-люминесцентные и фотохимические свойства природных фенолов и хинолоновых производных : диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук : 02.00.04 - физическая химия. Томск, 2017 (рук. О.Н. Чайковская). Монографии и главы в монографиях Можно отметить также монографии и главы в монографиях, опубликованные в рамках фотохимической специализации. Соколова И.В., Чайковская О.Н. Фотохимические методы для решения природоохранных задач. Томск : Изд. Дом ТГУ, 2016. 90 с. Чайковская О.Н., Нечаев Л.В. Взаимодействие полициклических ароматических углеводородов с органическим веществом почв и водных осадков. Томск : Изд. Дом ТГУ, 2017. 124 с. Sokolova I.V., Tchaikovskaya O.N. Photodegradation of water contaminants and humic acids of different nature and genesis using various light sources // Photodegradation: Mechanisms and Applications / ed. F. Soto. New York : Nova Science Publishers, 2019. P. 193-212. Sokolova I.V., Tchaikovskaya O.N. Spectroscopy and Photochemistry of Humic Acids of Different Genesis // Advances in Chemistry Research / Ed. J.C. Taylor. New York : Nova Science Publishers, 2019. P. 169-182. ISBN: 978-1-53616-519-7 (Numbered Series; Vol. 58). Гранты и программы Сотрудники химического факультета ТГУ регулярно участвуют в конкурсах на получение грантов. Ниже приведены примеры некоторых грантов и программ, успешно выполненных в рамках фотохимической тематики. РФФИ-БРФФИ № 08-02-90003-Бел_а «Влияние химического строения нанопористых ксерогелей на взаимодействие внедренных тетрапиррольных молекул с мощным оптическим излучением», рук. Г.В. Майер, отв. исп. Р.Т. Кузнецова РФФИ № 06-08-01380 «Оптимизация процессов фотоиндуцированного биоразложения устойчивых ксенобиотиков в водных средах, в том числе с участием гуминовых веществ», рук. И.В. Соколова. РФФИ № 06-02-96907-р_офи «Исследование фундаментальных основ и разработка технологии создания органических светодиодов», рук. Т.Н. Копылова. РФФИ № 09-08-90705 «Научная работа российского молодого ученого Каретниковой Елены Анатольевны в Томском государственном университете по исследованию роли гуминовых веществ в процессах комплексной фотобиодеградации устойчивых органических экотоксикантов - гербицидов», 2009, рук. И.В. Соколова. 48 Становление специализации «фотохимия» на химическом факультете ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013» Минобнауки «Теоретическое и экспериментальное исследование влияния межмолекулярных взаимодействий на фотофизические процессы, протекающие в органических молекулах в тонких пленках», 20092010, Н.И. Селиванов, аспирант кафедры физической и коллоидной химии, рук. Л.Г. Самсонова. РФФИ № 12-03-90837-мол_рф_нр «Исследование фотосенсибилизированного фоторазложения хлорфеноксиуксусных гербицидов в водных средах в присутствии биолюминесцентных бактерий Photobacterium phosphoreum, молодой ученый Н.Б. Сультимова, рук. О.Н. Чайковская. Международные школы В рамках реализации научно-образовательного проекта «Оптические датчики для биологических сред» (OPS@BE), поддержанного Министерством образования Норвегии, было проведено 4 Международных школы по квантовой химии и спектроскопии биологических систем для студентов, аспирантов и молодых ученых: The First Norwegian-Russian Autumn School “Quantum Chemistry”, Tomso, Norway, с 25 сентября по 1 октября 2018 г.; 2nd Norwegian-Russian Winter School “Molecular Response Properties”, Haraldvollen, Norway, с 14 по 18 января 2019 г.; 3rd Norwegian-Russian Summer School “Advanced optical methods to study DNA complexes”, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия, с 17 по 29 июня 2019 г.; 4th Norwegian-Russian Winter School “Experimental advanced fluorescence spectroscopy of organic molecules and biological systems”, Томск, Россия, с 25 января по 9 февраля 2020 г. Основная задача школ состояла в повышении качества образования в области инструментального наблюдения и теоретического исследования спектроскопии и фотохимии флуоресцентных органических, металлоорганических и биологических кластеров. Она была решена с помощью серии совместных двусторонних междисциплинарных лекций и практических курсов, посвященных современным теоретическим методам квантовой химии и экспериментальным методикам. Одно- и многофотонная спектроскопия обеспечивает глубокое понимание электронных и химических свойств крупных молекулярных структур посредством изучения фотофизических и фотохимических процессов, происходящих в присутствии электромагнитных полей и при взаимодействии с окружающей средой. Такие исследования обеспечивают неинвазивный мониторинг и контроль молекулярных биомаркеров в процессе разработки и испытания биологических полимеров и лекарств, что позволяет применять их в медицине и фармакологии. Благодаря обмену образовательными курсами будущие ученые получили доступ к современным средствам вычислительной и экспериментальной биофотоники в норвежских и российских научных организациях: UiT Арктическом 49 И.В. Соколова, Г.В. Майер, Л. Г. Самсонова и др. университете Норвегии, Томском государственном университете, Санкт-Петербургском государственном университете и Университете Осло. Инициатива основана на общих интересах участников и совместных стремлениях по налаживанию образовательного сотрудничества между этими учреждениями в области вычислительной химии. V Международная открытая научно-образовательная онлайн-школа «Многоуровневые вычислительные подходы в биофотонике» состоится в июне 2022 г. в Томском государственном университете. Заключение Студенты и аспиранты, закончившие специализацию «фотохимия» на кафедре физической и коллоидной химии химического факультета ТГУ, успешно работают в самых различных организациях, таких как «Сибур», ОАО «ТомскНИПИнефть», Санкт-Петербургский государственный университет, Институт проблем химической физики РАН, Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН. И, конечно, некоторые из них продолжают работать в Томском государственном университете. На наш взгляд, идея об организации специализации «фотохимия» на кафедре физической и коллоидной химии химического факультета ТГУ оказалась удачной и плодотворной. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации