Создание новейших материалов немыслимо без исследовательских работ
Инженер-исследователь Физико-математического института Роман Скандаков аккуратно заполняет керамический тигель измельченным биоматериалом. Затем помещает его в специальный прибор для синхронного термического анализа – дериватограф. Это прибор для исследования физико-химических процессов, происходящих в веществе в процессе увеличения температуры в различных средах (аргон, азот, кислород). Температура в дериватографе может быть увеличена с различной скоростью до 1200 ºС, все зависит от задач эксперимента и исходного вещества. После достижения установленной температуры и последующего остывания рабочей камеры прибора тигель вынимают. Полученный образец достают из керамического тигля и исследуют целым набором физических методов начиная с обычного микроскопа, электронного микроскопа и кончая рентгеновской дифрактометрией и инфракрасной спектроскопией.
По словам научного сотрудника Физико-математического института Ольги Петровой, дериватограф рассчитан на две параллельные задачи. Первое – исследовать процессы, происходящие при нагревании через анализ изменения массы исследуемого вещества и поглощения или выделения при этом тепловой энергии. При изменении температуры происходят химические реакции, при которых испаряется вода, разложение и переход части вещества в газообразную фазу или образуются новые соединения. Из температурных зависимостей видно, как меняется масса образца с изменением температуры, а по минимумам и максимумам этой зависимости, можно получить информацию химических реакциях, происходящих в веществе при термообработке. Вторая задача – это одновременно с исследованием процесса изменения исходного биологического образца получать графитизированные материалы, которые характеризуются высокой химической инертностью при высоких температурах в агрессивных средах и развитой поверхностью, что позволяет использовать их в качестве основы для получения композитных материалов для различных приложений. На первом этапе исследований то незначительное количество графитизированного вещества, получаемого в дериватографе достаточно, чтобы провести его предварительные исследования.
Все началось с морских губок
Исследования по изготовлению нового катализатора для промышленности ученые Физико-математического института Коми научного центра начали проводить еще в 2017 году в составе международной исследовательской группы во главе с профессором Германом Эрлихом из Технического университета Горной академии Фрайберга (Германия). Тогда группа физиков, химиков и биологов из разных стран занималась исследованием структуры морских губок, с целью разработки биомиметических моделей в качестве альтернативы углеродным и керамическим каркасам для современного материаловедения. Это направление называется «экстремальной биомиметикой» и нацелено на изучение и использование возобновляемых, встречающихся в природе нетоксичных органических структур.
Путем карбонизации в инертной среде азота и аргона морских губок был получен трехмерный композитный материал, который обладает уникальными свойствами и в будущем может служить основой для приготовления катализаторов, составив конкуренцию углеродным нанотрубкам.
В процессе нагрева в инертной атмосфере аргона или азота, губка теряет в объеме и массе до 70 %, но сохраняет свою пространственную 3D-структуру, становится твердой благодаря графитизации и формированию турбостатного графита. В состав губки входит специфический белок спонгин, который образует жгуты-фибриллы, содержащие значительное количество ароматических соединений, и формирующие 3D структуру морской губки.
Спонгин разрушается при температурах 400-500 ºС, но при этом успевает начаться процесс графитизации ароматических веществ, и, с ростом температуры 3D структура, состоящая из фибрилл спонгина и ароматических соединений, преобразуется в термостойкий, химически инертный и твердый турбостатный графит, который может использоваться далее в качестве основы для получения композитных материалов, составляя конкуренцию многостенным углеродным нанотрубкам, - так на качественном уровне физики объясняют формирование нового материала.
Уникальность композитного материала на основе каркаса морских губок в том, что в результате термообработки, насыщенная углеродом губка воспроизводит форму и уникальную микроархитектуру оригинального каркаса морского животного. 
Если каркас покрыть наноразмерным слоем меди, то он становится гибридным материалом с превосходными каталитическими характеристиками. То есть он может ускорять химические реакции, что важно для развития современных технологий и индустрии материалов. Например, такой катализатор может очищать морскую воду от токсичных соединений нитрофенолов, преобразуя их в нетоксичные и широко используемые в фармацевтической промышленности соединения.
Синхронный термический анализатор (дериватограф) был приобретен Коми научным центром в 2023 году рамках мероприятий по обновлению приборной базы, реализуемой благодаря федеральной программе «Развитие инфраструктуры для научных исследований и подготовки кадров» национального проекта «Наука и университеты». В настоящее время персонал физико-математического института прошел обучение и активно проводит исследования по карбонизации биоматериалов. В 2024 году в рамках программы обновления приборной базы в ФМИ была также закуплена трубчатая вакуумная печь, которая позволяет проводить карбонизацию материалов в граммовых количествах в инертных и окислительных средах.
19 марта исполнилось 90-лет со дня рождения Юрия Андреевича Ткачёва (19.03.1935-01.10.2020). 
Юрий Андреевич является одним из разработчиков первого Закона о недрах Республики Коми и неизменным участником публичных обсуждений новых вариантов законодательства о недрах, в том числе на федеральном уровне. Также им разработана оригинальная модель экономического управления геологическим производством.
