Як український учений Юрій Гогоці відкрив новий клас матеріалів і вплинув на глобальні технології. Інтерв’ю

Коли ви почали цікавитись наукою?

Ще в школі мене зацікавила хімія. Подобалося працювати з високими температурами — коли щось вибухало чи горіло. Це помітив мій батько — він фізик і тоді працював в Інституті проблем міцності Національної академії наук України. Він порадив записатись у хімічний гурток у Київському палаці піонерів, і там мені пощастило з керівником — Сергієм Михайловським. Він був ще аспірантом, а згодом став професором і працював, зокрема, в Університеті Брайтона у Великій Британії. Він зробив навчання не лише корисним, а й захопливим.

Я вигравав місцеві олімпіади з хімії, посів друге місце на республіканській олімпіаді, отримав золоту медаль на конкурсі ВДНГ у Москві за свій науковий проєкт. Згодом серйозно зацікавився дослідженнями і зрозумів, що хочу пов’язати життя з наукою. Тож вступив до Київського політехнічного інституту.

Ви стали матеріалознавцем — чому обрали саме цю галузь для досліджень?

Фактично все навколо нас створене з матеріалів. Наприклад, смартфон: це і спеціальне міцне скло, і легкі метали, як-от титан, і десятки напівпровідникових матеріалів, і складні компоненти акумуляторів. Юнаком я навіть уявити не міг, що з’явиться щось подібне, але матеріалознавці це зробили.

Мене зацікавила ідея, що ти можеш створити щось абсолютно нове й унікальне. У науці важливо займатися тим, що тебе справді цікавить. Коли ти «гориш» ідеєю, то готовий вкладати час і зусилля.

Ви почали займатись наукою на самому початку 1980-х. Якою вона була в радянській Україні?

Україна була однією з найсильніших у матеріалознавстві в СРСР — активно проводились теоретичні та прикладні дослідження. Але було багато обмежень — не вистачало обладнання, науковцям не дозволяли виїжджати за кордон, публікуватися в міжнародних журналах було складно. Ми не могли обмінюватися досвідом з іноземними колегами, а це гальмує розвиток науки.

Система була заскорузла. Часто людина починала займатися певною темою в аспірантурі і йшла на пенсію, займаючись тим самим питанням. На мою думку, це досі лишається проблемою. Адже справжня наука — коли ти досліджуєш найновіші матеріали, підходи й напрями, а не товчешся на одному місці все життя.

Попри те що більшість науковців не могли публікувати свої наукові статті в міжнародних журналах, вам це вдавалося. Яким чином?

Мій науковий керівник, професор Володимир Лавренко з Київського політехнічного інституту, пояснив, як це важливо, щоб про дослідження знали не лише в СРСР. Лавренко сприяв міжнародним публікаціям, хоча це й було важко.

Механіка була така: спочатку ти публікуєш результати досліджень у радянському журналі, далі статтю перевіряє «експертна комісія», щоб виключити витік забороненої інформації, і лише після цього її можна надсилати за кордон.

Я надсилав статті до європейських і американських журналів звичайною поштою. Відповіді іноді чекав місяцями. Процес займав багато часу, але це допомогло мені вивчити англійську, навчитися писати наукові тексти й отримати стипендію Гумбольдта, яка привела мене до Німеччини й поклала початок кар’єри за кордоном.

Ви поїхали туди в 1990 році. Як вам вдалося виїхати із СРСР?

Це вже був час влади Михайла Горбачова, система змінювалась. Я був одним із перших у своєму інституті, хто отримав нагоду виїхати. Роботу мені запропонував німецький професор Георг Гратвальд. Я хотів подивитися, як організована наука за кордоном, і познайомитися з колегами, чиї роботи читав, але навіть не сподівався зустрітися особисто.

Ви планували повернутися в Україну чи одразу бачили своє майбутнє за кордоном?

Спочатку я планував поїхати на рік, повернутись і продовжити працювати в Україні. Але поки я був у Німеччині, Радянський Союз розвалився, і було не до науки. Я вирішив залишитися ще на якийсь час, але коли приїжджав у свій інститут у Києві, бачив, що там майже немає молоді. Протягом приблизно десятьох років нові люди не приходили в науку.

Після двох років у Німеччині стало зрозуміло — якщо я хочу займатися наукою на світовому рівні, потрібно далі працювати за кордоном. Я поїхав спочатку до Японії, далі повернувся до Європи, а згодом, шукаючи професорську позицію, зрозумів, що найкращі можливості є в США. Так у 1996 році я опинився в Університеті Іллінойсу.

Чим американська система була краща за європейську, азійську чи пострадянську?

У радянській українській науці система була жорстко ієрархічна й негнучка. Нові ідеї впроваджували повільно. Схоже я спостерігав і в Китаї, коли працював там. У Європі, зокрема в Німеччині, зберігалася традиційна система із сильною роллю професорів і довгим шляхом до цього статусу. Через це багато колег згодом їхали до США.

У Японії я побачив значно сучаснішу науку. Навіть опублікував там свою першу статтю в Nature і відкрив для себе напрям вуглецевих наноматеріалів, над якими ще довго працював. Водночас молоді науковці в Японії теж роками чекали на просування, що обмежувало самостійність.

У США наукова система значно відкритіша. Асистент-професор має автономію і сам обирає напрям досліджень, але має знайти фінансування. Це чесна конкуренція. Тут працюють люди з усього світу, інтегруватися легко. Я ніколи не відчував себе «іноземцем» у професійному сенсі. У США кожного сприймають як науковця, незалежно від віку чи походження. Тут важать знання і дослідження.

Вже під час роботи в США у 2011 році ви відкрили нову родину матеріалів — максени (MXene). Як це сталось?

Це було випадково. Ми працювали над матеріалами для літій-іонних акумуляторів і досліджували MAX-фази, щоб використовувати їх замість графіту. Один із моїх аспірантів, Майкл Нагіб, поклав матеріал у плавикову кислоту, щоб трохи його «підтравити». Неочікувано матеріал почав розчинятися, і зрештою від нього лишилися тільки тонкі темні пластівці. Ми дослідили їх і виявилося, що це не просто новий матеріал, а цілий клас неорганічних матеріалів.

Ніхто не очікував, що існування таких матеріалів взагалі можливе. Фактично це був перший великий клас нових матеріалів, відкритий вже у XXI столітті. Зараз максени досліджують у тисячах установ понад 100 країн світу, є вже десятки тисяч робіт і тисячі патентів.

Чим максени принципово відрізняються від інших матеріалів?

Максени — як будівельні блоки або конструктор LEGO. З них можна створювати матеріали з комбінацією властивостей, яких раніше не існувало. Фактично ми можемо «запрограмувати» матеріал під конкретне завдання — задати потрібні характеристики і підібрати відповідну структуру та хімію. Притому максени в десятки тисяч разів тонші за волосину. Це принципово змінює підхід до створення матеріалів і навіть пристроїв, відкриває можливості в багатьох сферах: електроніці, оптиці, біоматеріалах тощо.

Ваше відкриття одразу привернуло увагу наукової спільноти й великих компаній?

Насправді це був не найкращий момент для відкриття максенів, адже у 2010 році Андрій Гейм і Костянтин Новосьолов отримали Нобелівську премію за відкриття графену, і вся увага була зосереджена на ньому. Тому перші кілька років особливого інтересу до максенів не було. Він з’явився згодом, коли стало зрозуміло, що максени мають унікальні властивості.

Але Дрексельський університет, де я тоді працював і працю досі, одразу запатентував це відкриття і зараз має близько 70 патентів і заявок, пов’язаних із максенами.

Тобто не ви запатентували максени, а університет. Як відбувається цей процес?

Так, за американським законодавством патенти належать університету. Загалом процес такий: університет патентує відкриття, компанії купують ліцензії на патент, фінансують подальші дослідження і поступово впроваджують ці матеріали в промисловість. А 50 відсотків доходу, який університет отримує від ліцензування, виплачують дослідникам, які зробили відкриття.

Скільки ви заробили завдяки цьому відкриттю?

Небагато. Я досі не став мільйонером на патентах, бо комерціалізація займає час — зазвичай щонайменше 10 років. Спочатку університет покриває витрати на патентування в різних країнах, а це десятки тисяч доларів. Лише потім виплати надходять дослідникам. Дрексельський університет зробив помилку, через яку втрачає багато грошей. Максени не запатентували в Китаї, і китайські компанії зараз виробляють дуже багато максенів, а університет не отримує жодних виплат.

Чому так сталось?

Так вирішив патентний відділ університету. Тоді в США, і не тільки, панувала думка, що китайські компанії не дотримуються патентного права, тож патентування в Китаї нібито не давало реального захисту і вважалося марнотратством.

Але з часом ситуація змінилася. Зараз китайські компанії активно патентують власні розробки й поважають ліцензійні угоди, оскільки працюють на глобальних ринках. У випадку з максенами вони вже подали в десятки разів більше патентів, ніж їх є в США. Та попри це для мене найважливіше, що максени вже впливають на розвиток технологій у світі.

Які компанії вже використовують максени?

Першою великою компанією, яка зацікавилася технологією, була японська Murata Manufacturing. Вони придбали майже 30 патентів і почали співпрацювати з університетом, фінансуючи дослідження та розробки. Це велика компанія, яка, наприклад, виробляє значну частину конденсаторів у світі, і максени для них перспективні.

Згодом долучилися й інші. Зокрема, українська компанія Carbon Ukraine отримала ліцензію на виробництво й продаж максенів для досліджень і вже багато років працює на цьому ринку. З’являються стартапи, що створюють максени: ми з колишніми аспірантами заснували таку компанію в США і ще одну в Канаді — разом із місцевими партнерами. Також я співпрацював з іншими компаніями в Сполучених Штатах, Азії та Європі, і навіть із NASA та ESA.

У чому полягає ця співпраця?

У більшості випадків компаніям недостатньо просто придбати ліцензію на патент. Якщо вони раніше не працювали з матеріалом, їм складно одразу почати його використовувати — вони не знають, як його виробляти, обробляти й інтегрувати у свої продукти.

Компанії часто укладають контракти з університетами на спільні дослідження. У межах співпраці ми створюємо технологію виробництва, адаптуємо матеріал і робимо прототипи. Далі компанії самі масштабують і впроваджують ці розробки у свої продукти. У їхніх лабораторіях працюють мої колишні аспіранти й постдоки. Це поширена практика в США, Європі, Японії, Кореї та Австралії.

Ви відкрили максени 15 років тому. Як відтоді змінилася сфера ваших досліджень?

На початку кар’єри я працював з вуглецевими наноматеріалами і досягав певних успіхів. Але після відкриття максенів ситуація змінилася — всі аспіранти й постдоки хотіли працювати саме з ними. Це було цікавіше, ніж поступово вдосконалювати вже відомі матеріали. За п’ять років наша лабораторія, де працюють близько тридцяти дослідників, майже повністю перейшла до роботи лише з максенами. Так триває і досі.

Нові матеріали, нові властивості, нові способи застосування — це величезне поле для досліджень. Роботи вистачає не лише нам, а й тисячам науковців у всьому світі. Чи буду я займатися максенами завжди — не знаю. У науці все змінюється: якщо з’явиться нове, ще цікавіше відкриття, я зможу переключитися. Але на сьогодні це головний фокус усієї моєї команди.

На початку розмови ви сказали, що в США вас приваблювала можливість обирати напрям досліджень. Зрештою, саме ця свобода дозволила вам досягти такого результату?

Так, це один із ключових факторів. Свобода обирати напрям досліджень надзвичайно важлива, особливо для молодих науковців, у яких з’являється можливість працювати над власними ідеями. Зараз це можливо не лише в США. За останні 30–35 років науковий світ суттєво змінився, і Європа, Південна Корея, Японія, Австралія, Сінгапур, Тайвань і Гонконг стали значно відкритіші.

І все-таки в чому унікальність американської системи?

У ній університет базово не дає фінансування лабораторії — на її утримання потрібно близько $2 мільйонів на рік. Я, як керівник, маю сам залучати кошти і постійно шукати варіанти для цього. Це можуть бути гранти від держави чи приватних фондів, або промислові контракти.

Така система спонукає науковців увесь час рухатись далі, а не роками працювати над чимось, що вже давно нікого не цікавить. Це стимулює пропонувати сильні, конкурентні ідеї й залишатися актуальним.

Чим відрізняється система фінансування науки в Україні?

Ще коли я був аспірантом в Україні, більша частина коштів розподілялася через Національну академію наук. Науковці не конкурували між собою, і ця проблема досі актуальна.

Наскільки важливо в такій системі науки, щоб дослідження були прикладними?

Важливо зберігати баланс. Наша лабораторія отримує гранти від організацій, які фінансують фундаментальні дослідження. Але також ми маємо контракти з компаніями — це вже прикладна наука, спрямована на вирішення конкретних проблем. Саме поєднання фундаментальних досліджень і прикладних розробок дозволяє рухати науку вперед і водночас створювати реальні технології.

На мою думку, українській системі не вистачає взаємодії між науковцями та бізнесом. Компаніям потрібно співпрацювати з науковцями, щоб швидше впроваджувати нові технології і бути конкурентними на світовому ринку. А науковцям у прикладних галузях — матеріалознавстві, машинобудуванні, електроніці, оптиці — розуміти реальні проблеми індустрії.

Наскільки важливо українським науковцям публікувати свої статті в міжнародних журналах?

Публікуватися у відомих впливових журналах точно потрібно. Треба бути в діалозі з міжнародною науковою спільнотою. Так, писати англійською може бути складно, але не так складно, як 40 років тому — є комп’ютери, інструменти, штучний інтелект.

Коли я в 1990-му приїхав до Німеччини, то запитав у свого наукового керівника, скільки наукових статей він опублікував німецькою мовою. Він відповів: «Жодної». Якщо робота справді важлива, її потрібно публікувати англійською, щоб її читали всі.

Чи можливо побудувати подібну до американської систему в Україні?

Цілком. Хороший приклад — Китай, який за 10–15 років перейшов від радянської моделі до системи, схожої на американську. Також він наслідував Японію, де професорські посади отримують науковці, які щонайменше два роки пропрацювали за кордоном у провідних університетах. Це допомогло Китаю швидко покращити технології і стати передовою країною.

Багато українських науковців нині працюють за кордоном. Коли війна закінчиться і почнеться відбудова, України матиме велику міжнародну підтримку, і наука зможе отримати нове дихання. Треба буде використати його, щоб повернути науковців, які працювали в Європі, Китаї, Японії, США та Канаді й можуть принести цей досвід в Україну. Я впевнений, що вони повернуться, але для цього потрібно змінювати систему — зробити так, щоб фінансування досліджень не залежало від людей, відірваних від сучасної науки. Щоб самі науковці визначали важливі напрями і шукали підтримку для своїх досліджень.

Я вже бачу позитивні зміни, навіть під час війни. Якщо вони продовжаться, українська наука знову розквітне.

Які саме позитивні зміни ви бачите?

Наприклад, все більше українських науковців активно співпрацюють із закордонними колегами. Я й сам працюю з університетами в Україні. Мене постійно запрошують виступати із семінарами чи лекціями в українських університетах і академічних інститутах, зокрема в Харкові і Сумах — містах, розташованих близько до лінії фронту.

Я також бачу, що більше молоді цікавиться наукою. Днями я читав лекцію для українських школярів про матеріалознавство в межах проєкту Science Kids. Коли лекція закінчилась, лишалось кілька хвилин на додаткові запитання. Але діти не відпускали мене ще годину, їхні запитання не закінчувались. Вони цікавляться наукою, і треба заохочувати це, давати їм можливість навчатися.

Розкажіть детальніше про вашу співпрацю з українськими інститутами.

Вже близько восьми років я співпрацюю з колегами із Сумського державного університету. Ми познайомились під час однієї з наукових конференцій в Україні. Мене вразило, що їх справді цікавить наука, дослідження, публікації в провідних журналах. Вони добре розуміють свою галузь — медичне застосування наноматеріалів.

Ми починали працювати без фінансування, але згодом стали вигравати гранти і продовжуємо співпрацю досі. Щороку публікуємо кілька статей, зустрічаємося на конференціях, запрошуємо одне одного на наукові заходи. Я не розбираюся в медицині, і для мене це чудова можливість краще вивчити властивості максенів і зрозуміти їх застосування в медичних технологіях.

Протягом трьох років я вигравав гранти, щоб запрошувати 20―30 молодих українських науковців на конференцію YUCOMAT. Це важливо, щоб вони знайомилися з колегами з усього світу.

На вашу думку, що конкретно треба зробити, щоб мотивувати українських науковців повернутися з-за кордону після війни?

Дати їм свободу дій. Реальних науковців цікавить наука і можливість займатися тим, що справді захоплює. Потрібно менше бюрократії, менше контролю над тим, чим вони займаються. Гроші теж потрібні — щоб жити і працювати.

Важливо створити умови для професійного зростання: щоб кар’єрне просування залежало не від зв’язків чи приналежності до певної інституції, а від публікацій, знань і результатів.

Це тривалий процес, який займе не рік і не два, але потрібно йти до цього поступово. Подивіться на Чехію, Польщу. Багато науковців повернулися туди із Західної Європи та США, бо їм створили умови для роботи. Те саме треба зробити й Україні.