«Россия — холодная страна, но люди здесь очень приветливые»: химик из Индии Чандрасекар Правин — о работе в Петербурге и признании в науке

— Вы занимаетесь исследованиями в области химии со времен бакалавриата — уже более 20 лет. Почему в свое время вы выбрали именно это направление?

— Большой интерес к синтетической органической химии у меня появился во времена старшей школы. Я представлял в уме структуру молекулы, которую хотел синтезировать, и как создаю ее в лаборатории. В бакалавриате мне казалось, что работа химика во многом похожа на то, что делают инженеры: и там, и там есть план постройки ― молекулы или дома, и если ему следовать, можно получить нужный результат. Сейчас, по прошествии многих лет, могу сказать, что это представление не так уж сильно отличалось от реальности.

Есть и более прагматичная причина. В школьные годы мне очень нравились науки о жизни, я хорошо разбирался в зоологии и ботанике. Но в те времена в Индии больше карьерных возможностей давала именно химия ― ведь она теснее связана с промышленностью. Если вы занимаетесь разработкой, например, топлива, моторных масел, текстиля, красителей, лекарств или полимеров, сможете быстро найти работу в отрасли. Я сделал ставку на химию и поступил на химический факультет Университета Мадурай Камарадж. Этот государственный вуз находится в моем родном городе Мадурае, у него хорошая репутация, в том числе в области органической химии.

— Если в Индии химикам несложно получить работу в индустрии, почему вы предпочли науку?

— Мой интерес к науке возник на третьем курсе бакалавриата. Незадолго до этого в 2000-м году Нобелевскую премию по химии присудили Алану Хигеру, Алану Мак-Диармиду и Хидэки Сиракаве за открытие и синтез проводящих полимеров. Ученые доказали, что эти материалы на самом деле не изоляторы и после специальной химической обработки могут проводить электрический ток так же хорошо, как и металлы. Сегодня на основе проводящих полимеров создаются аккумуляторы и солнечные батареи, гибкие OLED-дисплеи для смартфонов и телевизоров, антикоррозийные покрытия для кораблей. Тогда меня сильно впечатлило это открытие, и я подумал: «Увидеть свое имя в журнале — это же просто невероятно. Благодаря науке можно стать знаменитым, и о моей работе тоже узнают люди со всего мира». А еще в академической среде вы сами себе босс: сами разрабатываете и отвечаете за работу и результат. В промышленности ― не так, вы работаете по алгоритмам. Это тоже подтолкнуло меня строить академическую карьеру в науке.

В магистратуре начал относиться к исследованиям более серьезно ― и уже тогда стал готовиться к экзаменам на поступление в докторантуру. В Индии есть несколько обязательных национальных экзаменов. CSIR-UGC-NET определяет квалификацию для получения стипендии, работы доцентом и поступления в аспирантуру по естественнонаучным дисциплинам, а GATE — профессиональную пригодность выпускников инженерных и естественно-научных специальностей. Эти тесты настолько сложные, что, несмотря на подготовку, я не смог сдать их с первого раза. Но в ожидании второй попытки я не тратил время зря, а в течение семи месяцев работал в фармацевтической компании, где синтезировал противомикробные лекарства на основе цефалоспоринов. Опыт работы в индустрии стал моим дополнительным преимуществом при повторной сдаче экзаменов.

После экзаменов я поступил в докторантуру Центрального научно-исследовательского института кожи в Индии и в 2010 году получил степень по органической химии. После этого четыре года работал над исследованиями в роли постдока в Национальной высшей химической школе в Париже, а затем в Университете Экс-Марсель. Зарубежный опыт помог мне найти направление, которое я хотел развивать дальше сам, — изучать оптоэлектрохимические и другие функциональные свойства органических полупроводников для новых технологий органической фотовольтаики (преобразования солнечного света в электрическую энергию).

В 2015 году я вернулся в Индию и до 2024 года продолжал карьеру исследователя и руководителя собственной научной группы в Центральном научно-исследовательском электрохимическом институте. Он входит в состав Совета по научным и промышленным исследованиям (CSIR) Индии. Это крупнейшее сообщество ведущих научно-исследовательских центров страны, которые вместе работают над индустриальными и социальными проектами национального и международного значения — от электрохимии до устойчивой энергии. После получения стипендии Содружества и гранта от исследовательского фонда Сан-Паулу в 2024–2026 годах я проводил совместные исследования в Университете Стратклайда (Шотландия) и Университете Сан-Паулу (Бразилия).

Как независимый исследователь я занимаюсь внедрением химических технологий, синтетической органической химией и органическими солнечными элементами, но именно последняя тема подтолкнула меня к сотрудничеству с ИТМО.

— Расскажите подробнее о своем исследовании, ради которого вы приехали в Россию. Насколько знаю, Вы занимаетесь разработкой фотоэлектрических технологий для органических солнечных батарей нового поколения.

— Как вы прекрасно знаете, Индия — очень солнечная страна, а тем более я родом из самого южного штата ― Тамилнада. Солнечный свет, особенно когда его очень много, ― это отличный источник возобновляемой энергии, которую можно преобразовать в электричество. Делается это с помощью солнечных панелей ― большинство из них изготавливаются из кремния. Сам материал дешевый, но его очистка на промышленном уровне требует больших затрат. Если в кремнии будут примеси, он попросту не будет эффективно конвертировать энергию в электричество. И еще один момент: мы все еще создаем солнечные батареи из кремния в виде пластин, а они очень толстые и тяжелые.

В противовес кремниевым солнечным панелям разрабатываются органические фотоэлектрические элементы нового поколения. Они состоят из углерода, водорода, азота и кислорода, потому что именно эти химические элементы придают легкость, гибкость и растяжимость материалу — им можно обтянуть даже вазу для цветов. Еще органические солнечные панели можно напечатать на принтере, как бумагу, в отличие от кремниевых пластин, которые производят на заводах.

Я работаю с новым перспективным направлением — пи-закрученными полупроводниками для органических солнечных элементов. Обычно полупроводник должен быть линейным и плоским. Только так отрицательно заряженные электроны и «дырки» — частицы с положительным зарядом ― смогут перемещаться из одной части проводника в другую и передавать энергию. Если полупроводник закручен, то он нелинеен, и электроны с «дырками» перемещаются с трудом.

Кажется, зачем вообще заниматься закрученными полупроводниками, если они тормозят передачу энергии? Но дело в том, что у них есть и преимущества, на которых мы и фокусируемся. Например, такие полупроводники поглощают свет при очень низкой концентрации, хорошо разделяют заряды при воздействии света, а еще растворяются в большинстве органических растворителей. Последнее — один из важных критериев для изготовления тонких и гибких органических солнечных панелей методом жидкофазного синтеза. Такие технологии можно использовать именно для генерации и эффективного сбора конвертированной энергии. Направление закрученных полупроводников кажется еще не совсем зрелым, но я считаю, что преимущества перекроют ограничения, связанные с геометрией структуры и подвижностью зарядов, поэтому и продолжаю исследования.

— Недавно вы присоединились к ИТМО по программе научного сотрудничества. Почему выбрали именно этот университет?

— Я узнал про ИТМО еще 4–5 лет назад, потому что стал своего рода фанатом профессора, директора мегафакультета наук о жизни и Научно-образовательного центра инфохими ИТМО Екатерины Скорб. Она одна из международных авторитетов в области машинного обучения, искусственного интеллекта и цифровой химии. Мне захотелось узнать побольше о том, как в одной области сочетается математика, ИИ, физика, химия и материаловедение.

В 2021 году мы общались с профессором Скорб онлайн. Но тогда я работал в университетах Германии и Польши и упустил возможность поучаствовать в программе научного сотрудничества ИТМО, так что отложил этот вопрос. В прошлом году наступил идеальный момент: я снова связался с Екатериной Скорб, и она приняла мое предложение поработать вместе.

Идея сотрудничества в том, чтобы кратно минимизировать лабораторную работу по проекту. Я химик-экспериментатор, ищу соединения, подходящие для синтеза органических полупроводников, провожу реакции и очищаю материалы, анализирую функциональные свойства полимеров вроде кристалличности, поглощения флуоресценции и растворимости, окислительно-восстановительного поведения. На деле командная работа над пятью молекулами с нуля занимает около пяти месяцев, но и эти усилия не гарантируют хороший результат. Мы внедряем в работу генеративные модели машинного обучения и метод компьютерного моделирования, который предсказывает физико-химические свойства веществ по их структуре. Эти технологии помогут нам с проектированием и скринингом библиотеки новых соединений еще до самого синтеза. По задумке, такой подход сократит время работы до месяца.
 

— Вы приехали в Петербург впервые. Какое в целом у вас сложилось впечатление об университете и городе в целом?

— Я бы рекомендовал своим студентам приехать по академическому обмену в ИТМО. Во-первых, здесь много лабораторий с очень разным оборудованием. Часть приборов, например, роборуку, которая позволяет автоматизировать некоторые эксперименты на установке, я увидел впервые. Во-вторых, ИТМО показался мне действительно неклассическим университетом. Здесь развивают не чистую химию или материаловедение, а новые направления на стыке дисциплин. Для них нужен высокий уровень преподавания и исследований по математике, ИИ, машинному обучению, робототехнике и другим областям. В-третьих, куда бы я ни ходил, в вузе везде и всегда проходит очень много разных лекций и семинаров — студенты точно не скучают. Я провел три лекции в университете и убедился сам, что этот опыт — хорошая возможность пообщаться с высококвалифицированными специалистами и студентами.

Что касается Петербурга, это милый город. Один из корпусов ИТМО, где я работаю, находится в самом центре ― так что я тут не только как ученый, но и как турист. Конечно, использую возможности посмотреть город ― Казанский собор, Спас на Крови или погулять по Невскому проспекту. И еще точно могу сказать: хоть Россия и холодная страна, люди здесь очень тепло принимают гостей.

— Как дальше планируете сотрудничать с ИТМО?

—  Я вернусь в Индию в исследовательский институт науки и технологий SRM, проверю в своей лаборатории соединения-кандидаты, которые мы обнаружили с помощью машинного обучения, для органических солнечных элементов.

Также вместе с профессором Скорб и еще одним коллегой из Китая мы готовим заявку на еще один совместный проект по применению машинного обучения для проектирования и разработки новых органических функциональных материалов в аккумуляторных батареях. Сейчас мы обсуждаем, какую экспертизу может принести каждый из коллег и где перспективно применять результаты работы. Если нашу заявку примут, мы как ученые из стран-участниц БРИКС получим финансирование на проект, и тогда я смогу чаще приезжать в ИТМО.

— В 2022 и 2023 году вы вошли в список самых влиятельных ученых в области органической химии по версии крупного американского университета. Так что, можно сказать, ваша мечта из юности стать известным, осуществилась. Как вам удалось дважды попасть в рейтинг и какие советы можете дать начинающим исследователям?

— Я работаю на стыке нескольких областей: это синтетическая органическая химия, разработка солнечных батарей, а также устойчивые химические технологии. Поскольку это три направления, мои работы попадаются разным ученым, и это повышает вероятность того, что на меня обратят внимание. Сейчас у меня достаточно высокий рейтинг цитируемости и высокий индекс Хирша. Если бы я был только органическим химиком, не думаю, что удалось бы так высоко подняться. Еще я стараюсь находить практическое применение своим исследованиям, чтобы они решали социально значимые проблемы моей страны и их было несложно внедрить в индустрию. Работу в стол не заметят и не оценят ни коллеги-ученые, ни партнеры по бизнесу.

Второй момент — стабильность публикаций. Моя первая статья вышла в 2008 году, то есть 18 лет назад. Все это время и сейчас я продолжаю упорно работать, и это приносит мне удовольствие. Также нужно выбирать флагманские журналы для публикации. У них должна быть хорошая репутация в академической среде и высокий квартиль — Q1 или Q2. В области химии стоит приглядеться к изданиям от American Chemical Society, Royal Society of Chemistry и Wiley Online Library. Публиковаться в этих издательствах непросто, нужно сильное исследование, но по итогу вас обязательно заметят.