Одной из старейших на химическом факультете является кафедра неорганической и физической химии.
В 1986 году сюда передается курс аналитической химии, и в коллектив влились преподаватели этой дисциплины А.И.Петухова и А.П.Российский. В настоящее время кафедра является одной из основных общетеоретических кафедр факультета. Здесь ведется обучение фундаментальным дисциплинам: общей и неорганической, аналитической и физической химии, физико-химическим методам анализа, химии поверхностных явлений и дисперсных систем. Для студентов специальности "Технология электрохимических производств" читается спецкурс "Химия твердых электролитов". Подъем учебной и научной деятельности сотрудников можно смело связать с приходом на заведование в 1967 году доцента, кандидата химических наук Марины Владимировны Симоновой, занимавшей должность шесть лет. В этот период кафедра была выпускающей и готовила выпускников по специальности "Технология неорганических веществ", первый набор на которую был осуществлен еще в 1963-64 учебном году. В 1970-71 году произошел последний выпуск по очной форме обучения.
Под руководством М.В.Симоновой здесь были созданы основные курсы: общей и неорганической химии, а также физической химии, общей и химической технологии, специальных дисциплин по технологии неорганических веществ. Оборудуются основные лабораторные практикумы. Одновременно с этим создается научно-исследовательская лаборатория химии и физики полупроводников.
Представьте себе завод, на котором регулярно 30-35 процентов выпускаемой продукции идет в брак. Чрезвычайное происшествие? Нет, это в порядке вещей. Когда-то так было на любом предприятии, изготовлявшем полупроводниковые транзисторы. И причина брака коренилась в сложности производства. Кремний, германий - вещества капризные, получать в чистом виде их нелегко, кроме того, они дороги. Заменить бы чем-то.
Можно заменить. Многие твердые вещества являются полупроводниками, надо только "разбудить" в них чти свойства, найти условия, в которых они проявляются. Как раз над этим задумалась М.В.Симонова вместе со своим мужем Юрием Анатольевичем, сотрудником кафедры радиотехники тогда еще электрофизического факультета.
Есть такое химическое соединение - куприт. Это оксид меди, обладающий полупроводниковыми свойствами. Его можно было бы широко использовать в промышленности, если бы он проявлял стабильность в их обладании. Но стабильности не наблюдалось, и нужно было найти способ, как превращать вещество в устойчивый полупроводник. А все дело было в количестве содержащегося в куприте кислорода, что обуславливало электрическую проводимость соединения. Вот будь бы содержание кислорода повыше...
И на кафедре создали установку для насыщения куприта этим необходимым компонентом. В массивную толстостенную кварцевую ампулу в специальной кварцевой же ячейке помещался рабочий образец куприта, соединенный с кислородным донором - оксидом железа. К получившейся таким образом электролитической системе подводились электроды. Затем, чтобы ликвидировать влияние на вещество кислорода воздуха, его отсасывали, образуя вакуум. Ампулу с образцом разогревали в муфельной печи до тысячеградусной температуры и пропускали через систему куприт-донор электрический ток. Молекулы кислорода переходили из донора в куприт, насыщая оксид. Результаты обнадеживали. К исследованиям Симоновы привлекли и студентов - Б.Невельского, О.Гусева, В.Рыкова с радиотехнического факультета, В.Кирееву, дипломантку с ЭФФ, Г.Ляпунову с родного химико-технологического. Подключилась и заведующая лабораторий физхимии С.Г .Наумова, лишь недавно закончившая факультет и защитившаяся как раз по куприту.
Позже работы по полупроводникам продолжились на других веществах. Сотрудница кафедры С.И.Трейберман и дипломантка А.Коробейникова, например, исследовали оксиды серебра, добиваясь наибольшей проводимости этих соединений. Даже незначительная примесь, какую и измерить-то невозможно, - враг номер один для электроники. Попадет посторонняя частица в сердце транзистора, и ничто уже не вдохнет жизнь в чудесный кристаллик. Поэтому образцы оксидов серебра получены на кафедре чистейшие - в этом секрет наибольшей проводимости.
Ученые-физхимики строили большие планы. Разработанная ими технология получения полупроводниковых свойств у куприта была лишь одним из первых шагов коллектива, объединившего около двадцати студентов и преподавателей. Образцы, полученные ими в те годы, были поликристаллическими. Целью же был монокристалл, конечно, лучший во многих отношениях. А конечным итогом Марина Владимировна видела транзистор, в изготовлении которого применялся бы метод напыления активного вещества, которым являлся куприт, на инертный материал, например, фарфор.
Симоновы волею судеб уехали из Кирова, многое из задуманного не доведя до конца. Но начатые ими работы не были свернуты, и опыт прошлого не пропал даром. Г.В.Ляпунова, Л.А.Калинина (Хорохонова), А.П.Леушина защитили кандидатские диссертации. В.М.Лаптев, Т.К.Герасимова, Л.А.Нестерова, Л.Н.Власюк (Глызина) были направлены в аспирантуру. Научное направление, созданное М.В.Симоновой, остается на кафедре и после ее отъезда, получая дальнейшее развитие в работах ее учеников.
В настоящее время на кафедре неорганической и физической химии можно выделить несколько научных направлений, находящихся в области фундаментальных исследований твердого тела. Вот одно из них - исследования стеклообразных измерительных материалов (руководители - доценты Т.С.Рыкова и А.В.Пазин).
Начать тут надо с экскурса в классические работы академиков Б.П.Никольского и М.М.Шульца по измерению рН - постоянно нужного химикам показателя кислотности или щелочности среды. Ученые прибегли к электрохимическим методам. Когда-то господствовало представление, что подвижные электрические заряды могут быть только в проводниках первого рода - металлах или второго - растворах. Но потом обнаружили носители зарядов и в твердофазных системах, которые проводниками никогда не считались. Например, в стекле. И родилась идея стеклянного электрода, с помощью которого можно было бы измерять рН-показатель концентрации ионов водорода в растворах. Для этого создали специальные стекла, способные обмениваться с исследуемым раствором ионами водорода. Этот эффект лег в основу измерения электрического потенциала электрода, на основе чего можно было уже судить, кислый раствор в руках у химика или щелочной. Причем с большой степенью точности, что было для исследователя очень важно.
Перспективное направление развивалось работами многих ученых, пока химики не задумались: а нельзя ли описанный способ применить для измерения содержания в растворе не ионов водорода, а катионов металлов? Такой метод, простой и точный, был очень нужен ученым да и производственникам-химикам.
Оказалось, можно, все дело упиралось в создание новых стекол, способных обмениваться с электролитом ионами уже не водорода, а того металла, содержание которого подвергалось контролю. В этом направлении и развернуты работы на кафедре кировского вуза. Разработаны и практически созданы, в частности, стекла для исследований на свинец и на другие металлы. На кафедре но означенной тематике выполнены и защищены три кандидатские диссертации.
Другая ветвь научного поиска - исследования анионопроводящих и катионопроводящих твердых электролитов, чем руководят кандидаты наук доценты Л.А.Калинина и А.П.Леушина. А начало работы было положено еще М.В.Симоновой.
Промышленности постоянно требуются новые и новые полупроводники. Перед химиками ставятся задачи создания этих веществ с заданными свойствами: с определенной величиной проводимости, подвижности частиц, механическими показателями. Например, некий завод сказал: нужен оксид с катионной проводимостью. Задача ученых - создать вещество, в котором анионная и электронная проводимости были бы сведены к минимуму, а катионная была усилена. И начинается работа по увеличению нестехиометрических свойств оксида, ослаблению связей в его катионной и анионной кристаллических подрешетках. Практически это осуществляется воздействием на вещество в специальной ячейке высокой температурой и электрическим током. Для обретения соединением новых качеств недостаточно носителей заряда в нем одного типа, и из одной фазы в другую переводятся или катионы или анионы, пока люди не "вылепят" то, что им надо.
Одно из практических применений разработанных кафедрой твердых электролитов с полупроводниковыми свойствами, в чем кировчане являются монополистами в стране, - селективные датчики-анализаторы. Получены химические сенсоры на большое количество элементов, находящихся в газовой, жидкой и твердой фазах. Например, разработаны анализаторы на газы, содержащие серу и свинец, для одного из куйбышевских предприятий. Выполнялись подобные работы и по хозтеме для Кировского приборостроительного.
Еще интересное дело, которым занималась кафедра - это совместные с Московским институтом общей и неорганической химии поиски в области лазерной техники.
Известно, что главным рабочим элементом в твердотельном лазере первоначально служил кристалл рубина, накапливающий в себе световую энергию. Потом появились многочисленные замены его, одни лучше, другие хуже. Неплохо показала себя искусственная шпинель - синтетическая имитация естественной шпинели, драгоценного камня, близкого по составу к рубину, особенно когда при изготовлении ее в состав начали добавлять присадки, увеличивающие аккумулирующие свойства, - кадмий, медь. Но капризной оказалась шпинель в изготовлении - кристаллы ее получались неопределенного состава.
Разработчики "вышли" на кировских физхимиков, и здесь задачу решили, научившись изменять состав твердых черных камешков в направлении требуемой определенности. Шпинель приобрела те свойства, которых не могли добиться в Москве. Этими работами руководила доцент А.П.Леушина.
Вообще, в Кирове держат высокую марку. Например, в отечественной физхимии всегда доминировало мнение, что в твердых сульфидах прочно связан сульфидион и не может быть сульфидпроводящих твердых электролитов. А доцент Л.А.Калинина своими исследованиями доказала существование нестехиомстрических систем, в которых сульфид-ион обретает подвижность. Это новое слово в физхимии; оно сулит создание твердых электролитов с новыми свойствами.
Под руководством Л.А.Калининой на кафедре выполнены четыре работы на соискание ученой степени кандидата химических наук. Два аспиранта работают у А.П.Леушиной. По результатам научных трудов имеется более 60 авторских свидетельств на изобретения, по некоторым оформлены патенты. Кафедра ежегодно имеет большое количество публикаций, сотрудники ее принимают активное участие в работе конференций различного уровня.
Кроме того, на кафедре разрабатывается еще одно научное направление, связанное с созданием модифицирующих систем на основе алкенилированных фенолов для технических и шинных резин. Это направление возникло с приходом на кафедру молодого преподавателя А.П.Российского, который продолжает исследования в плане докторской диссертации.
Можно сказать, что исследования сотрудников кафедры неорганической и физической химии находятся "на острие" научных и технических потребностей человечества, поскольку техника, основанная на применении полупроводников, развивается невиданными темпами. Не вызывают уже изумления появившиеся сначала в Японии, а потом и в других странах электронно-счетные устройства, вмонтированные в наручные часы, или электронный переводчик с одного языка на другой величиной с папиросную коробку. А в основе всего направления так или иначе лежит крохотный кристаллик, обладающий чудесными свойствами, и человек, своим трудом этот кристаллик рождающий.
Но не менее важны на производствах инженеры-электрохимики. Увеличение потребности различных отраслей индустрии в этих специалистах особенно начало ощущаться с 50-60 годов, когда происходило интенсивное развитие машиностроения: ведь на каждом механическом, автомобильном, авиационном, приборостроительном заводе должен был быть гальванический цех, в котором поверхность деталей подвергается финишной обработке путем нанесения защитных, декоративных или специальных металлических, а также анодизационных и фосфатных покрытий. В радио- и приборной технике расширялось производство печатных плат, изготовление которых в значительной степени базируется на электрохимической технологии. Электрохимики требуются на заводах химических источников тока, на предприятиях цветной металлургии и химической промышленности.
Из книги В.Шишкина "ВятГУ: страницы биографии"