Нанотехнологияның биігін бағындырған

Джозеф сыйлығының иегері

Барлық ғылымның бастауы – сұрақ белгісі екенін білеміз. Ғылымға бет бұрып, көкейінде қаншама сұрақ тұнған Нұршат Нұражы 2008 жылы АҚШ-тың Нью-Йорк қалалық университетінде химия ғылымы бойынша докторлық қорғаған. Осы уақытта 15-тен астам ғылыми мақаласын әлемдік ғылыми зерт­теу журналдарында жариялады. Нано­технология саласын зерттеп, оны қол­дануда барын салды. Еңбегінің же­місін беріп, зерттеуі гүлдей бастады. Химия саласының үздік басылымы «Journal of American Chemical Society» журналын да жариялады. Содан бас­тап Нұршат ғылым нарына айналды. Нано­чиптерді жасау, оның әртүрлі амалдары мен қиындықтары, қолданылу аясы, есептеудің күш-қуаты сияқты жаңа ғылыми көзқарасын білдірді. Одан ке­йін Массачусетс технология­лық институ­тына пост-докторантуралық зерттеуге түсті. Осындай ізденістің ортасында жүрген ол күнделікті тұрмыс­та қолданылатын компьютерлердің сы­йым­дылығын қалай жоғарылатуға бо­лады деген сұраққа жа­уап іздеді, тап­ты. Аталған нанобөлшек­ті жасау және оны қолдану туралы бүкіл дүниежүзі­нің ғалымдары тартысқа түскен сәтте оның ғылыми ізденісі мен жасаған өні­мі сәтті болып шықты. Осы туралы ғы­лыми мақаласы «Advanced Materials» журналында жарық көріп, есімі ғылым кеңістігіне тарады. Халықаралық мате­риал зерттеу қоғамының Сан-Фран­циско қаласында өткен жиналысында оның зерттеу жұмысы күміс медалін де алды. Ғалым 2013 жылдан бастап Массачусетс технологиялық институтына зерттеуші ғалым ретінде жұмыс істеді. Талаптанып жүрген қазақ баласын АҚШ-тың ғылыми орталығы 2015 жылы нанотехнологияға қосқан ерекше үлесі үшін Джозеф сыйлығымен марапатта­ды. Тіпті ғылыми сыйлықты алған тұң­ғыш қазақ ғалымы атанды. Массачусетс технологиялық институтының профессоры Анжела Балчермен бірігіп «M13 Virus» генетикалық инженерлеу арқы­лы жаңа түрдегі фото каталитикалық мате­риал жасады. 2015 жылы ол Техас технологиялық университетінің химия­лық инженерия факультетіне профессор болып жұмысқа тұрып, алғашқы зертханасын құрды. Қаншама жетістік пен марапаттың дәмін татып, ортасында жүрсе де 2019 жылы АҚШ-тағы жоғары жалақысы бар жұмысын тастап, елге оралды. Назарбаев университетіне орналасып, еліміздің ғылымын дамытуға бет бұрды. Қазір оның жетекшілігімен Назарбаев университетінде мембраналар, тоқ өткізетін пластиктер, күн нұры арқылы сутегін алу және биомассалар сияқты үлкен зертханалар жұмыс істеп тұр.

Мұнай емес, биомасса

Ғалымның еңбек жолын, жетістік­те­рін жіктеп жаздық. Енді елдегі еңбе­гі­не оралсақ. Әлқисса. Негізі дамыған елдерде биомассаны мұнай орнына өңдеп пайдалану туралы баяғыдан айтылып жүр. Бірақ теорияны іске асырудың жолы бұлыңғыр. Сол себепті де бұл тақырып – қаншама ғалымның зерттеу нысанына айналған. Ал 2019 жылдан бері осы үдеріске біздің ел де қосылды. Түсіндіріп өтсек, дәрі-дәрмек жасау үшін мұнай емес, биомасса ретінде шөптің, ағаштың, балдырдың, малдың, балық пен құстың тіндерін, сүйектің, жүн-терінің түрлі қалдығын пайдалану жолы зерттеледі. Ол үшін биомассаны реакторға салып, қыздырады. Одан кейін ерітіндімен араластырып өңдейді. Осы реакциялардың әсерінен бөлініп шыққан целлюлоза мен сұйықтықты тазартып, арнайы құ­рылғы көмегімен сынақтан өткізеді. Себебі мұнай – сарқылатын ресурс. Ал биомассаның кейбір түрі тіпті бір аптаның ішінде қайта өнеді. Яғни үнемі жаңарып тұрады. Нұршат бастаған топ өздері ойлап тапқан реакцияны Англиядан арнайы алдырған қондырғы арқылы тексеріп өндіреді.

– Мұны біз өз арамызда «биоқалдық­тардан материал өндіру жобасы» дей­міз, өте ауқымды жоба. Мақсатымыз – биоқалдықтардан дәрі жасау. Дәрі бол­сын, резеңке болсын, полимер болсын, басым көбі мұнайдан химиялық жолмен алынады. Ал бұл материалдың адам өмірінде қолданылмайтын сала­сы жоқ. Фармацевтика, құрылыс, кос­­метика, энергетика, киім индус­трия­сы, ғарыш, электроника, жиһаз ша­руашылығы, тамақ өнеркәсібі, бәрі-бәрі мұнай өнімдерін өте көп «тұ­ты­нады». АҚШ-тың Энергетика министрі өсім­діктен алынатын 12 молекуланы атап, «осылардың реакция тізбегін аш­сақ, мұнайға тәуелділіктен құтыламыз» де­ген. Осы тәсілмен дәрі-дәрмекті де био­қалдықтардан алуға болады. Соның ғылыми жолын, химиялық тізбегін жобалап жатырмыз. Дәріні алу жолын тапсақ, полимер алуға көшеміз. Бірақ тездетпесек, кеш қалуымыз мүмкін. Өйткені бүкіл әлем қазір осы 12 молекуланың төңірегінде жарысып жатыр. Кім бірін­ші болып тізбекті дәлелдесе, патенттер соның меншігінде кетеді, – дейді ға­лым. Бізге биомассаның тегі сонша­лық маңызды емес. Өсімдіктен де, ағаштан ­да бола береді. Целлюлоза алынса жетіп жатыр. Қазір химиялық реакцияның жолын жобалап жатырмыз. Негізі ол реакция жолы дайын. Енді соны түрлі жағдайда сынап, тиімділігін дәлелдеуіміз керек», дейді профессор.

Қазір ғалымдар 12 молекуланың 1-2 түрімен ғана айналысып жатыр. Осы­ның өзіне он адам кірісіп отыр. Ал 12 молекуланың бәрін зерттеу үшін үлкен команда, қомақты ақша, орасан инфрақұрылым керек.

– Дәрі шығаратын зауыттарға бар­саңыз, шикізаттан дәрі алғанға дейін өнді­рістің әр сатысы түрлі цехта өтетінін көресіз. Ал мына қондырғы сол өндіріс­тік үдерісті біртұтас үздіксіз тізбекке тізіп бере алады. Мына тұрған құрылғы биомассадан үздіксіз үдеріс арқылы ақыр­ғы өнім алатын үлкен өндірістік кешен­нің кішірейтілген макеті деуге болады. «Ағынды химия» деген жаңа сала бар. Біз сол саланы зерттеп жатырмыз. Бір сөзбен тоқтамайтын реактор деп атауға болады. Мынаны түсінуіңіз керек, біз бұл құрылғы арқылы жаңа дәрі ойлап таппаймыз. Нарықта бар, мұнайдан жасалатын химикаттарды биомассадан да алуға болатынын дәлелдеп, соның инженериялық тізбегін түзіп шығамыз, – деп ұғындырды Н. Нұражы.

Сутегі энергиясы

Жалпы, Нұршат табиғаттың байлы­ғын сақтауға көп көңіл бөледі. Біздің мем­лекет те «жасыл» экономикаға көшу жо­­лында талмай еңбектеніп жүр. Сон­дық­тан да күн энергиясының көмегі­мен суды ыдыратып, сутегі мен оттегіні ажы­ратып алу әдісін де қолға алған. Ға­лым 2060 жылы сутегі энергиясына өте­міз десек, осы жобаны барынша жылдам іске асыру керек дейді. Сутегіні әртүрлі жол­мен алуға болады. Біреу суға кернеу беру арқылы ыдыратып, бөліп алады. Бұл – бұрыннан бар технология. Сутегі – газ. Осы жерден аккумуляция мәселесі шы­ғады. Мысалы, көлікке пайдалану үшін газдың үлкен баллонын орнату тиім­сіз. Сол үшін сутегіні қатты денеге ай­нал­дыру керек. Кесек секілді батарея ретінде көлікке орнату әлдеқайда же­ңіл. Ал ток алуға қажетті оттегіні ауадан алады.

– Біздің осы бағыттағы зерттеуі­міз­ді әлемдегі өзге әріптестеріміз де жоға­ры бағалап отыр. Халықаралық ғылы­ми басылымдарға шыққан мақалаларымыз соған дәлел. Ток өткізгіш полимерден жасалған сезгіш құралымыз айрықша сенсордың көмегімен сутегі газының 5 ppm концентрациясын сезе алады. Қазір қолданыстағы технологиялардың мүмкіндігі сутегі газының 50 ppm концентрациясын анықтай алады. Басқаша айтсақ, қазіргі технологиялар газ концентрациясын 0,05 пайыз деңгейінде сезе алады. Біздікі бұдан 10 есе төмен концентрацияларды анықтай алады. Осы жаңалығымыздың өзін әлемдегі ғылыми қауымдастық жақсы бағалап жатыр. Бірақ арқаны кеңге салуға әлі ерте. Өйткені ғылымы дамыған елдің бәрі осы жарысқа «ат қосып» отыр. Шаң қауып қалсақ, өзгенің патенттелген технологиясын пайдалануға тура келеді, – дейді ғалым.

Нұршат Нұражы пандемия кезін­де химиялык инжиниринг PhD бағдар­ламасын АҚШ-тағы тәжірибесіне сүйеніп жасаған. Содан бері осында директорлық қызмет атқарып, жобаларға гранттар ұтып ала бастады. Елге келгенде жалғыз-тұғын. Қазір 50 қызметкері бар ғылым ордасына айналды. Бір-біріне ұқсамайтын 7 түрлі бағытта 7 топпен жұмыс істеп отыр. Біздің жазғанымыз оның ғылыми еңбегінің бір ұшы ғана. Ғылымға жан-тәнімен берілген ғалым осындай-ақ болсын.