Доктор химических наук Петров Александр Константинович

Учеником 9 класса на картофель сорта «Лорх» привил помидоры «Грибовские» и на пришкольном участке получил урожай клубней и плодов на десяти кустах. Работа с образцами была представлена ГорОНО на Всесоюзную сельскохозяйственную выставку (ВСХВ) СССР и награждена медалью «Участник ВСХВ» 1955г.

Студентом 3-го курса собрал установку по выращиванию монокристаллов различных металлов и определил для них модуль сдвига. На 5-ом курсе освоил новый тогда метод ИК-спектроскопии и в 1961г. был приглашен Г.Г.Якобсоном и Н.Н.Ворожцовым на работу в НИОХ СО АН СССР, где быстро освоил ЯМР-спектроскопию, что позволило успешно заниматься установлением строения новых синтезированных соединений в лаб. галоидных соединений.

В 1964г. начал изучать спектроскопические проявления слабых химических взаимодействий. Для этого была создана оригинальная экспериментальная методика для съемки ИК-спектров поглощения в твердом, жидком и газовом состоянии при температурах от -170 до +250 С. Обнаружено, что межмолекулярная водородная связь в карбоновых кислотах оказывает влияние не только на частоты валентных колебаний С=О и О-Н, что было хорошо известно, но и существенно изменяет другие колебания карбоксильной группы. Это позволило еще три полосы поглощения отнести к характеристическим колебаниям карбоксильной группы. Исследованы также спектроскопические проявления внутримолекулярных водородных связей в орто-замещенных галоидангидридов бензойной кислоты и фенолов. После защиты в 1967г. кандидатской диссертации на совете в ИХКиГ (оппоненты - д.х.н. В.А.Коптюг и к.ф.-м.н. Ю.Н.Молин) принял решение исследовать химические процессы под действием резонансного ИК-лазерного излучения.

В 1968г. провел первые реакции с использованием непрерывного СО₂-лазера, построенного Л.С.Василенко и В.П.Чеботаевым, а в 1971г. был приглашен Ю.Н.Молиным и А.А.Ковальским на работу в ИХКиГ для реализации этой идеи. Здесь со своим дипломником А.Н.Михеевым собрал первый в Институте СО₂-лазер, на котором было показано, что действие непрерывного лазерного излучения на поглощающие газы при давлении выше 1Торр приводит к равновесному нагреву, но химические реакции при таком аксиальном нагреве протекают без участия стенок реактора, т.е. гомогенно. Совместно с Ю.Н.Самсоновым была создана оригинальная методика определения гомогенных кинетических параметров (энергии активации и предэкспонента) термических газофазных реакций. С помощью этой методики исследована кинетика гомогенного распада муравьиной кислоты, формальдегида и метилового спирта.

Совместно с аспирантом В.В.Вижиным был построен первый в ИХКиГ импульсный СО₂-лазер и под действием его излучения была проведена селективная ИК-многофотонная диссоциация (ИК МФД) для газовых смесей С₆F₅Н +С₆F₆ и С₆F₅H + С₆F₅D. Исследована также ИК МФД молекул диметилового эфира, и впервые на нем реализовано разделение изотопов водорода, углерода и кислорода. Проведено также разделение изотопов углерода на молекулах различных фреонов и показано, что вторичные химические реакции могут снижать селективность ИК МФД, а добавки акцепторов атомов и радикалов существенно повышают селективность процесса.

Совместно с аспирантом А.В.Баклановым методом лазерного нагрева определены аррениусовские параметры гомогенного термического распада молекул 1,2-хлорфторэтана, 1,3-хлорфторпропана и 1,4-хлорфторбутана. Предложен метод определения энергии, набираемой распадающимися при ИК МФД этими молекулами, основанный на сопоставлении экспериментально наблюдаемого отношения продуктов мономолекулярного распада и рассчитанной по теории РРКМ зависимости отношения констант скоростей распада молекул по двум каналам. Получен вид функции распределения распадающихся молекул по энергии.

Совместно с аспирантом Т.Г.Абзианидзе (НИИ стабильных изотопов, г.Тбилиси) разработана технологическая схема многоступенчатого процесса для лазерного разделения изотопов углерода на молекуле СF3Br в присутствии NO с последующим переводом основного обогащенного продукта СF₃NO в исходную стартовую молекулу для повторного изотопного обогащения.

Поскольку изотопический сдвиг для валентного колебания карбонильной группы в ИК-спектре поглощения составляет более 40 см^-1, было предложено использовать излучение импульсного СО-лазера (6мкм) для разделения изотопов углерода и кислорода в реакции мономолекулярного распада муравьиной кислоты НСООН → Н₂ + СО.

Как итог десятилетних исследований в 1985г. опубликована монография Ю.Н.Молин, В.Н.Панфилов, А.К.Петров «Инфракрасная фотохимия» и защищена докторская диссертация в ИК СО АН СССР.

Совместно с В.А.Багрянским и Л.Ф.Власовой (Новосибирский мед.институт) спектроскопически доказано , что воздействие плазмы тлеющего разряда на мед.изделия из полиэтилена и акриловых пластмасс приводит к их модификации из-за появления на поверхности гидроксильных, карбонильных и карбоксильных групп. Это существенно увеличивает их гидрофильность и улучшает биосовместимость с тканями организма. После цитологических исследований и клинических испытаний метод до сих пор используется в стоматологической практике. Разработаны методы увеличения биосовместимости медицинских катетеров, зондов, искусственных хрусталиков глаза и сердечных клапанов.

Поскольку для нитрозосоединений RNO характерно поглощение в области 600-700нм, была предпринята попытка детектировать их по поглощению излучения He-Ne-лазера на длине волны 633 нм. С этой целью для измерения констант скоростей реакции R+NO → RNO совместно с А.Б.Вахтиным была создана оригинальная экспериментальная установка, основанная на импульсном генерировании радикалов R и прямом наблюдении кинетики накопления продуктов реакции RNO по их поглощению. Для увеличения чувствительности реакционная кювета была помещена в резонатор He-Ne- лазера. Для генерирования радикалов применялся УФ-лазерный фотолиз (XeCl-лазер, 308 нм) или ИК МФД (импульсный СО₂-лазер). Реакция накопления RNO в избытке NO регистрировалась в реальном времени по поглощению излучения 663 нм. Измерены константы скорости реакции для радикалов СН₃, CF₃, C₂F₅, n-C₃F₇, t-C₃F₇, n-C₄F₉, t-C₄F₉ и атома I.

В 1996г. совместно с Е.Н.Чесноковым и аспирантом С.Р.Гореликом продемонстрирована возможность ИК МФД многоатомных молекул на различных длинах волн излучения лазера на свободных электронах (ЛСЭ). Впервые в мире с помощью ЛСЭ Университета Дюка в Северной Каролине (США) проведено лазерное разделение стабильных изотопов С, О и N на молекулах НСООН и CH₃NO₂.

В результате селективной ИК МФД различных кремнийсодержащих молекул успешно реализовано разделение изотопов кремния под действием излучения ЛСЭ (совместно с А.В.Чернышевым) и СО₂-лазера (совместно с Е.Н.Чесноковым и П.Н.Кошляковым).

По постановлению Президиума СО РАН 1992 года силами ИЯФ и ИХКГ создан «Сибирский Центр фотохимических исследований», являющийся ЦКП СО РАН. В нем совместно с А.С.Козловым в рамках междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН в 2005г. открыто новое явление – мягкая лазерная абляция (МЛА). Суть явления заключается в том, что под действием субмиллиметрового излучения ЛСЭ (разработка ИЯФ) вещество из твердой или жидкой фазы переходит в аэрозоль без разрыва химических связей, т.е. макромолекулы вещества становятся наночастицами аэрозоля, что позволяет использовать диффузионный спектрометр аэрозолей (ДСА, разработка ИХКГ) для определения дисперсного состава наносистем различного происхождения – неорганические кластеры, синтетические и биологические полимеры, медицинские вакцины и т.д. Сопоставление полученных результатов с классическими методами – малоугловое рентгеновское рассеяние, электронная и атомно-силовая микроскопия, динамическое светорассеяние, гель-проникающая хроматография и т.д. показало, что МЛА может успешно использоваться, как новый универсальный экспресс-метод определения размеров наночастиц различной природы и это уже находит широкое применение.

Под моим руководством защищено 10 кандидатских диссертаций: 1977г. Ю.Н.Самсонов, 1978г. В.В.Вижин, 1982г. А.В.Бакланов, 1983г. Т.Г.Абзианидзе, 1990г. Л.Ф.Власова, 1992г. А.Б.Вахтин, 1996г. В.П.Мальцев, 1997г. С.Р.Горелик, 1998г. А.В.Чернышев, 2005г. А.С.Козлов ( пятеро успешно работают в ИХКГ).

Четверо учеников стали докторами наук: 1999г. д.х.н. Е.Н.Чесноков, 2000г.д.ф.м.н.В.П.Мальцев, 2003г. д.х.н. А.В.Бакланов, 2004г. д.м.н. Л.Ф.Власова. (Трое возглавляют лаборатории ИХКГ) .