В рубрике о молодых ученых из Центральной Азии мы знакомимся с исследователями и узнаем об особенностях их работы и перспективах роста. На этот раз героем стал Аят Тасанов — четырехкратный призер Республиканской олимпиады, бронзовый призер Международной химической олимпиады, а сегодня PhD-исследователь в The Pennsylvania State University, открывший более 80 новых неорганических материалов.
Аят Тасанов, PhD, факультет химии, The Pennsylvania State University, США, @tsssawww
О себе
Я родился в России, но вырос в Казахстане, в городе Актобе. Одним из первых контактов с наукой стала передача «Галилео» — меня впечатляло, как через простые эксперименты объясняются сложные явления. Но переломный момент произошел, когда я поступил в казахско-турецкий лицей. Там меня определили в олимпиадную химию. Сначала я занимался по инерции, но после первых успехов по-настоящему увлекся: увидел в химии особую красоту, строгую логику, структуру и внутреннюю симметрию, где у каждого явления есть понятное объяснение.
Дальше начались результаты на международном уровне: я стал четырехкратным призером Республиканской олимпиады, двукратным призером Международной Менделеевской олимпиады по химии, взяв бронзовую и серебряную медали, а также бронзовым призерером Всемирной химической олимпиады. Эти достижения укрепили интерес к науке, а сами олимпиады дали первое соприкосновение с реальными научными идеями.
Многие олимпиадные задачи строились на основе научных статей. Например, на Международной химической олимпиаде в Якутии нужно было анализировать биохимические маркеры: по концентрации альдегидов в моче сделать вывод о наличии цирроза печени. Фактически — это адаптированная научная работа, превращенная в задачу. Тогда я впервые почувствовал, как выглядит настоящая прикладная наука.
Параллельно я проходил тренировки в ведущих университетах страны — Назарбаев Университете и Казахском национальном университете имени аль-Фараби — и там впервые столкнулся с полноценной лабораторной работой, в основном с органическим синтезом.
Сильное влияние на меня оказали наставники. Особенно хотел бы отметить тренера сборной Алмаза Ордабаева, выпускника МГУ, который сознательно выбрал путь преподавания. Он часто говорил, что наука и академическая карьера — это не только про знания, но и про реальную пользу для общества. Эти разговоры повлияли на мое решение двигаться в сторону науки.
В школьные годы меня поддерживала тетя, Балтатти Сембаевна, профессор физической химии в Западно-Казахстанском университете. Пример и постоянная поддержка сыграли важную роль в том, как я начал воспринимать науку как реальный жизненный путь.
Позже я поступил в UNIST в Южной Корее. Сначала занимался органической и медицинской химией, но чувствовал себя частью узкого фрагмента большой системы. Перешел в химию материалов и неорганическую химию и именно там нашел свое направление.
Во время учебы я прошел две ключевые стажировки. Первая — в KAUST в Саудовской Аравии, где впервые оказался в среде профессиональных ученых и познакомился с исследователями из Казахстана, Кыргызстана и Таджикистана. Там познакомился с Аяном Жумекеновым, и мы буквально каждый день обсуждали науку за кофе — мой первый опыт жизни внутри научного сообщества.
Вторая стажировка — в University of Chicago, в группе профессора Дмитрия Талапина, одного из 100 ведущих химиков мира. Там я работал все лето и окончательно пришел к химии твердого тела. У нас вышла сильная публикация, а опыт и рекомендательные письма сыграли роль при поступлении в The Pennsylvania State University.
Сегодня я продолжаю работу в Penn State в области химии твердых тел. Мой фокус — поиск новых материалов. Каждый новый материал — потенциально новая функциональность и возможность повлиять на развитие технологий.
Если смотреть на весь путь в целом, он последовательно прошел через олимпиадную химию, органическую химию, неорганическую химию, нанотехнологии и в итоге привел к химии твердого тела. И каждый этап добавлял новый слой понимания науки и моего места в ней.
О научных исследованиях
Я почти завершил докторскую диссертацию и готовлюсь к защите. Моя работа заключается в поиске новых неорганических соединений и установлении их структуры и свойств — в расширении известного химического пространства материалов, которые потенциально могут лечь в основу технологий будущего.
Одно из наиболее интересных направлений моей работы связано с управлением симметрией в кристаллических материалах через анионное замещение. Предложенная методология позволяет не только синтезировать новые соединения, но и целенаправленно конструировать функциональные свойства на атомном уровне. Этот проект получил внешнее признание: на его основе выигран грант Национального научного фонда США на сумму около 700 000 долларов, что позволило расширить исследования и развить это направление на уровне лаборатории.
Исторически многие ключевые технологические прорывы возникали из неожиданных открытий в материаловедении. Например, материалы для литий-ионных аккумуляторов изначально разрабатывались для других задач — их способность обратимо интеркалировать литий была обнаружена позже и стала основой целой индустрии накопления энергии.
Мой основной фокус — это халкогенидные соединения, которые широко используются в оптоэлектронике, сенсорике и современных устройствах отображения. Производные также применяются в космических технологиях, включая оборудование NASA. За время работы в PhD мной опубликовано несколько статей, к завершению программы планируется около 10 публикаций в ведущих журналах: Journal of American Chemical Society, Journal of Physical Chemistry, Inorganic Chemistry. Результаты представлены на крупных международных конференциях: Materials Research Society, Gordon Research Conferences, North American Solid State Chemistry Conference.
В работе я стараюсь фокусироваться не только на поиске отдельных материалов, но и на разработке новых подходов к их обнаружению. Моя первая публикация была посвящена именно методологии поиска новых соединений — масштабному скринингу реакций, где значительная часть результатов оказывается неожиданной. В материаловедении именно такие «сюрпризы» часто приводят к наиболее интересным открытиям.
Недавно мной был открыт новый материал на основе смешанных халкогенидно-оксидных систем. Метод внедрения оксида в халькогениды решил ключевую проблему оптоэлектроники — нестабильность к влаге. Материал оказался необычно стабильным в водной среде и проявил перспективные свойства для оптоэлектронных приложений. На открытие подан патент в США, который находится на рассмотрении с перспективой последующей лицензией для индустриальных партнеров.
Отдельное направление моей работы — поиск квантовых материалов для будущих квантовых технологий. Часть результатов пока остается конфиденциальной до публикации и возможного патентования.
За время PhD мне удалось открыть порядка порядка 80 новых материалов — опубликованных или находящихся в процессе публикации. Эти соединения находят применение в оптоэлектронике, магнетизме, термоэлектрике и перспективных квантовых системах.
С точки зрения практики, наша работа больше напоминает не классическую колбовую химию, а элементы материаловедения и металлургии: синтез материалов из элементных смесей, высокотемпературные реакции, контроль кристаллизации при медленном охлаждении и определение структуры методами рентгеновской и спектроскопической диагностики.
Отдельным важным этапом стало приглашение на Lindau Nobel Laureate Meeting in Chemistry в Германии — конференцию, где ежегодно собираются около 35 нобелевских лауреатов по химии и около 600 молодых исследователей со всего мира. Мне удалось лично пообщаться с учеными, стоявшими у истоков современных направлений — от литий-ионных батарей до квантовых точек и химии твердого тела. Это стало одним из ключевых моментов моей докторской подготовки и важным подтверждением выбранного научного пути.
О науке в Казахстане
Наука в Казахстане активно развивается, и в первую очередь — благодаря людям. У казахстанских студентов и молодых исследователей я часто вижу сильную мотивацию, амбициозность и устойчивость к сложным задачам. Особенно это заметно, когда они продолжают обучение или работу за рубежом: в США, Европе или Азии.
Благодаря этому потенциалу развитие казахстанцев часто происходит не линейно, а скачкообразно. Я регулярно общаюсь с выпускниками и исследователями из Назарбаев Университета: уровень работ, которые там выполняются, действительно высокий и конкурентоспособный по международным стандартам.
Ключевой фактор дальнейшего развития — увеличение финансирования научных исследований. Важна и видимость науки в обществе. Создается впечатление, что науки в стране недостаточно, хотя исследования активно ведутся. Я сам встречал казахстанских исследователей на зарубежных научных мероприятиях, где они работают на равных с ведущими группами.
Система образования в Казахстане сильная, особенно с точки зрения базовой подготовки. Главное, что можно развивать дальше — отношение к студентам и PhD-исследователям как к равным участникам научного процесса. Это вопрос культуры общения в академической среде.
Когда я переехал в США, стало заметно, что взаимодействие между профессорами и студентами строится на принципах равенства и взаимного уважения. Даже известные ученые активно обсуждают идеи со студентами, спрашивают мнение и воспринимают их как полноценных коллег. Важны и более человеческие, дружеские отношения — профессор перестает восприниматься как исключительно формальная фигура и становится человеком, с которым можно обсуждать науку, жизнь и карьеру. Часто такие отношения сохраняются на долгие годы.
Рекомендации молодым ученым
Мой главный совет — не занижать планку и не бояться заходить в науку. В лицее нам часто говорили: нужно целиться в Луну, даже если не попадешь — окажешься среди звезд. В науке этот принцип работает особенно точно.
Научное сообщество казахстанцев за рубежом активно растет. В США действует ассоциация PhD-студентов из Казахстана KAPNA — Kazakh Association of PhD Students in North America, где регулярно проводятся онлайн-встречи и несколько раз в год — личные встречи. Также формируется сообщество в химии — Qazaq Chemistry Society, где молодые исследователи обмениваются опытом и создают профессиональные связи.
Одна из главных трудностей в начале карьеры — неопределенность. В науке широкий выбор направлений, и на ранних этапах бывает сложно понять, в какой области развиваться, какого научного руководителя выбрать и куда двигаться дальше. Именно эта неопределенность часто оказывается ключевым вызовом, а не сама сложность науки.
Наиболее эффективный способ справиться с ней — наставничество. Общение с более опытными учеными помогает быстрее ориентироваться в академической среде и принимать осознанные решения. В моем случае большую роль сыграли менторы и коллеги, в частности Аян Жумекенов, с которым познакомился в KAUST.
Важно понять: наука — не изолированный путь. Вокруг много поддержки, сильное международное сообщество и мотивированные люди. Стоит убрать стереотипы о науке как о «закрытой» профессии. На деле — это очень живая среда, где можно расти, работать над важными задачами и находить единомышленников по всему миру.