Тимур Сериков: «Будем вспоминать о бензиновых двигателях с улыбкой»

Ученый из Казахстана – об альтернативной энергетике, сельском детстве и умении лавировать между любознательными и бездельниками

Появление Интернета и смартфонов произвело революционный эффект на жизнь людей по всему миру, но грядет новая научно-техническая революция, которая сделает потребляемую человечеством энергию намного доступнее и экологичнее. Над этим работают ученые разных стран, в том числе и Тимур Сериков из Карагандинского университета имени академика Е.А. Букетова.

Когда у вас появилась тяга к науке?

Я вырос в обычной семье. Мама – бухгалтер, отец – водитель. Думаю, что интерес к науке возник у меня уже во время учебы в вузе. Моя дипломная работа была посвящена современным методам видеомонтажа. Затем я год проработал лаборантом на кафедре радиофизики и электроники и поступил в магистратуру. Именно тогда, в 2012 году, видеомонтаж перешел для меня в разряд хобби. Я решил всерьез заняться исследованиями в области альтернативной энергии в Институте молекулярной нанофотоники при Карагандинском университете по приглашению профессора Ибраева Н.Х. Тогда в Казахстане начался бум, связанный с массовой грантовой поддержкой научной деятельности.

Как же вы променяли столь практичный и модный сейчас видеомонтаж на такое туманное направление, как альтернативная энергетика? Чем конкретно вы занялись?

Разработкой преобразователей солнечной энергии, то есть солнечных батарей, и синтезированием новых материалов для водородной энергетики, а именно для расщепления воды на кислород и водород. Я и сейчас тем же занимаюсь. Сперва меня заинтересовали сами лабораторные установки и приборы – как радиоэлектронщика. Хотелось разобраться, как это все работает. И я с головой погрузился в лабораторную жизнь. Затем стал повышать квалификацию, изучать, чем занимаются коллеги-ученые в других странах. Захотелось стать ведущим экспертом в своей области в Казахстане. Для этого стали с коллегами активно заниматься и лабораторными опытами, и научными публикациями, чтобы демонстрировать свои достижения международному научному сообществу.

И у Казахстана в вашей сфере есть свои преимущества, к примеру, уникальная солнечная лаборатория по синтезу новых элементов.

Да, это не лаборатория, а целый Институт молекулярной нанофоники, который включает 10 лабораторий, каждая из которых отвечает за свой этап работы, начиная от пробоподготовки до исследования физико-химических свойств.

Получение новых элементов с помощью солнечной энергии – что это вообще такое? Звучит как научная фантастика. Объясните на пальцах, пожалуйста.

Альтернативная энергетика, как известно, бывает разная: ветровая, геотермальная, солнечная. Часто можно услышать, что в будущем ресурсы полезных ископаемых кончатся. До этого момента было бы неплохо научиться использовать энергию из альтернативных источников, в первую очередь солнечную энергию.

А что мы конкретно можем получить от нашего светила?

Мы уже научились вырабатывать электричество с помощью солнечных батарей, а теперь учимся с помощью энергии солнца расщеплять (фоторасщеплять) воду на кислород и водород. Водород, в свою очередь, можно использовать в качестве мощного топлива. В наше время большинство способов получения водорода несут сильный вред для окружающей среды. В положительную сторону выделяется только электролиз, когда воду расщепляют на кислород и водород, пропуская через нее электрический ток. Мы хотим делать по сути тот же электролиз, но энергию брать напрямую от солнца. Для этого необходимы специальные полупроводниковые материалы, например, наноструктурированные пленки диоксида титана.

Чем ваша работа отличается от того, что делают коллеги из других подобных институтов?

Я, в отличие от коллег по всему миру, использую не частицы, а наностержни и нанотрубки диоксида титана и нанокомпозитные материалы с применением наночастиц серебра и графена – это специальный материал с определенной геометрией, эффективность которого вдвое больше.

Как работает этот материал?

Для фоторасщепления воды используется электрохимическая ячейка, которая состоит из двух емкостей кварцевого стекла, соединенных между собой хитрой мембраной. В одну емкость опускается синтезированный материал, а в другую платиновый электрод, затем электроды замыкаются проводником. Солнечный свет, проникая через кварцевое стекло, поглощается пленкой диоксида титана. Избыток свободных электронов порождает разность потенциалов на электродах, и электроны начинают двигаться. Сложный электрохимический процесс приводит к расщеплению молекулы воды на водород и кислород.

Пока самый понятный пример солнечной энергетики – это солнечные батареи. Они как-то развиваются, становятся эффективнее или нет?

Кремниевые солнечные батареи уже достаточно хорошо себя зарекомендовали. У нас же в лабораториях используются солнечные батареи третьего поколения. Они уже используют не кремний, а органические элементы, которые берутся из красителей различных фруктов, растений, или их искусственно синтезированные аналоги. Эти элементы хорошо поглощают видимую часть электромагнитной волны. Потенциал у них очень большой, но пока развить его полностью не удалось. На сегодняшний день КПД составляет всего 15 %.

Когда, на ваш взгляд, люди перейдут на альтернативную энергетику?

Думаю, что наш и ряд других проектов, связанных с водородной энергетикой, имеют большое будущее. Уже через четверть века мы, возможно, будем вспоминать о бензиновых двигателях с улыбкой, как сейчас люди вспоминают о конной тяге. Научно-техническое развитие происходит стремительно. Еще 20 лет назад не было никаких смартфонов и других гаджетов, без которых теперь невообразима наша жизнь.

У вас есть желание, чтобы ваши материалы наконец работали не только в лабораторных условиях, но и в полевых?

В будущем году я планирую начать работу над прототипом большой установки, которая будет генерировать водород с помощью солнечного света уже в более заметных объемах. Для этих целей мы действительно покинем стены нынешней лаборатории. Только надо помнить, что большая установка для нанотехнологов – это когда речь идет о площади примерно в один квадратный метр.

Насколько ваше нынешнее занятие соответствует тому, о чем вы мечтали в детстве?

Я родился и вырос в маленьком селе в Карагандинской области. С детства помогал родителям по хозяйству. Когда пас баранов, то представлял себя выступающим на сцене. Когда наблюдал за пролетавшими над головой самолетами-кукурузниками, то мечтал стать летчиком. О научной карьере я не мечтал, но с детства имел большой интерес к технике.

А что говорили, что советовали вам родители?

Родители говорили: хорошо бы стать врачом или учителем. Вместе с тем они видели, что я тянусь к технике и умею с ней обращаться. В итоге поступил на педагогический факультет, но с мощным инженерным уклоном.

Как возник и в чем конкретно проявлялся ваш детский интерес к технике?

Отец, как я уже говорил, работал водителем. Еще будучи первоклассником, я старался помогать ему ремонтировать машину: подавал инструменты и так далее. По-серьезному же техника меня увлекла, когда узнал о спутниковом телевидении. Я изучил, как оно устроено и, еще учась в 9-м классе школы, стал вместе со старшим братом устанавливать и настраивать спутниковые тарелки односельчанам. Мы получали за это деньги, но наши услуги обходились людям намного дешевле, чем помощь специалистов из города.

Кроме научной, вы и преподавательской работой занимаетесь?

Да, заведую кафедрой физики и нанотехнологий в своем университете. Преподаю как общие, так и узкоспециализированные предметы: физику, альтернативные источники энергии, методы сканирующей зондовой микроскопии.

Сложно ли практическому ученому возиться со студентами?

Нет, многое от самого преподавателя зависит, как он организует работу. А студенты – ребята неплохие. Есть среди них и очень любознательные, и бездельники. Приходится лавировать между теми и другими.

Вы часто бываете в учебных заведениях других городов, стран СНГ?

В Казахстане во всех вузах почти уже побывал. В Россию часто езжу: в Новосибирск, Томск, Санкт-Петербург, Москву. Бывают недельные, месячные и даже годовые стажировки. Так, в 2019 году я целый год обучался на кафедре физической химии химфака Московского государственного университета, занимался в лаборатории. Периодически ездил в Казахстан. За это время мы с российскими коллегами подготовили и опубликовали много совместных работ.

Другими словами, научная и университетская среда у наших стран остается единой.

Конечно, интеллектуальный контакт поддерживается. На конференциях, где собираются представители научных институтов из разных стран, люди, занимающиеся одними и теми же направлениями, уже отлично друг друга знают. Не только научными знаниями делимся, но и шутками, вместе песни поем и так далее.

Приятно слышать. А с коллегами из дальнего зарубежья вы связь ощущаете, ведь изучением альтернативной энергетики сейчас активно занимаются во всех развитых странах? Опережают ли они в этом плане страны СНГ или нет?

Далеко я еще не выезжал, но постоянно изучаем исследования, которые проводятся по всему миру. У меня был научный консультант из Техасского технологического университета, то есть и личные контакты у нас тоже есть. Что же касается практической стороны, то по каким-то критериям мы уступаем, а по каким-то опережаем. Правильнее всего будет сказать: мы идем нога в ногу с ведущими институтами.

Полностью интервью опубликовано в журнале «Перспектива. Поколение поиска» № 10/2021.

Подробно о водороде и его использовании читайте в мартовском номере журнала «Перспектива. Поколение поиска».

Рекомендуем прочитать интервью с создателем «умного кольца» из Грузии Кобой Церцвадзе.