„Cercetarea m-a atras cel mai mult, este un domeniu care presupune creativitate, în care operaționalizezi concepte și ipoteze pentru a crea informație nouă” – interviu cu Teodora Mocanu

Câștigătoare a premiului pentru cea mai bună teză de doctorat în domeniul Științelor Exacte și Inginerie, în cadrul celei de-a cincea Gale a Premiilor Senatului, desfășurată la finalul anului 2021, Teodora Mocanu a ales în prezent să îmbine cercetarea științifică cu munca propriu-zisă în domeniu.

Lucrarea câștigătoare, „Polimeri de coordinare construiți cu noduri oligonucleare”, a fost realizată sub coordonarea acad. prof. univ. dr. Marius Andruh de la Facultatea de Chimie a Universității din București, şeful Departamentului de Chimie Anorganică, membru titular al Academiei Române şi membru al Academiei Europaea din Londra, președinte și coordonator al Comisiei Olimpiadei de Chimie, ediția din anul 2021.

Din anul 2018, Teodora Mocanu este asistent de cercetare la Institutul de Chimie Fizică „Ilie Murgulescu” al Academiei Române, dobândind de asemenea experiență și în cadrul Centrului de cercetări de chimie anorganică teoretică şi aplicată al UB.

Reporter: Ați câștigat, în cadrul celei de-a cincea ediții a Premiilor Senatului Universității din București, premiul pentru cea mai bună teză de doctorat în domeniul Științelor Exacte și Inginerie. Ce v-a motivat să vă înscrieți în competiția lansată de Senatul Universității din București?

Teodora Mocanu: Aș dori să încep prin a mulțumi Senatului Universității din București pentru acordarea acestui premiu. Știam de existența acestei competiții de câțiva ani, însă m-am înscris la îndemnul domnului profesor Marius Andruh, coordonatorul de doctorat, și mi s-a părut o oportunitate de a face cunoscute rezultatele obținute în timpul doctoratului și de a promova în același timp activitatea Școlii Doctorale a Facultății de Chimie din UB.

R.: Ce a însemnat pentru dumneavoastră obținerea acestui premiu?

T.M.: Obținerea acestui premiu a însemnat în primul rând o onoare și o recunoaștere a efortului depus în toți anii stagiului doctoral. De asemenea, reprezintă o confirmare a importanței cercetării la nivelul Universității din București.

R.: Vorbiți-ne despre lucrarea dumneavoastră de doctorat, intitulată „Polimeri de coordinare construiți cu noduri oligonucleare”, și despre motivațiile care au stat la baza alegerii acestei teme de cercetare. Ce v-a determinat să o alegeți, fiind una complexă și, potrivit coordonatorului și membrilor comisiei de doctorat, cu un grad foarte ridicat de dificultate pentru un doctorand?

T.M.: Subiectul tezei de doctorat a constat în construcția de ansambluri moleculare (polimeri de coordinare, rețele supramoleculare) prin utilizarea a trei tipuri de liganzi: molecule organometalice, molecule care prezintă simetrie tetraedrică sau tetragonală și molecule care conțin un centru luminescent.

În primul caz a fost efectuat un studiu sistematic privind influența interacțiilor supramoleculare la care pot participa tectonii organometalici asupra dimensionalității și topologiei sistemelor rezultante. Prezența unui atom de metalic în moleculele linker-ilor organometalici s-a dovedit utilă în extinderea rețelelor către dimensiuni mai mari prin interacții metalofile.

Aceste particularități structurale ne-au condus la abordarea unei alte direcții de cercetare care a presupus utilizarea interacțiilor non-covalente specifice atomilor metalici cu configurație d¹⁰ din moleculele tectonilor organometalici, alături de legături de hidrogen sau contacte p-p stacking, pentru construirea prin procese de co-cristalizare de ansambluri supramoleculare. Un alt studiu inclus în teza de doctorat a vizat influența centrilor metalici asupra topologiei și dimensionalității polimerilor de coordinare asamblați pornind de la spacer-i tetradentați cu geometrie tetraedrică (derivați ai adamantanului care conțin grupări nitril și fragmente piridil și derivatul tetrasubstituit al stananului) sau tetragonală (derivați ai 9,9’-spirobifluorenei care au în pozițiile 2,2’,7,7’ atașate grupări nitril sau fragmente piridil). Ultima parte a tezei a fost dedicată designului de unități discrete și structuri extinse construite cu liganzi decorați cu fragmente de benzotiadiazol și modularea proprietăților fotoluminescente ale compușilor obținuți prin selectarea potrivită a nodurilor metalice.

Direcțiile de cercetare abordate au fost provocatoare și, în același timp, atrăgătoare. Pe lângă frumusețea arhitecturilor, polimerii de coordinare și, în particular, sistemele de tip Metal Organic Frameworks (MOFs) prezintă un interes deosebit datorită proprietăților pe care le pot avea (porozitate, luminescență, magnetism) și a aplicațiilor din diferite domenii: stocarea gazelor, transportul medicamentelor, senzori chimici, magneți moleculari. Modelarea structurii compușilor coordinativi (dimensionalitatea, topologia rețelelor) către construcția de materiale multifuncționale necesită alegerea potrivită a părților componente (ioni metalici sau building block-uri metalice și liganzii organici).

M-a atras, așadar, posibilitatea ca prin analiza arhitecturii stării solide prin prisma descriptorilor topologici care caracterizează rețelele tridimensionale, corelația dintre proprietățile acestora și caracteristicile topologice ale rețelelor (densitate, tranzitivitate, caracter hetero– sau self-dual, chiralitate) să devină facilă și, astfel, să fie dezvoltate de strategii de sinteză pentru sisteme cu funcționalități interesante. Si, evident, una dintre motivații a fost faptul că urma să explorăm un domeniu necunoscut: moleculele organometalice folosite în această teză nu mai fuseseră utilizate cu rol de liganzi. Utilizarea anumitor tectoni organici, a căror chimie coordinativă este într-o mică măsură sau chiar deloc explorată, a permis construcția de noi polimeri de coordinare cu arhitecturi fascinante.

R.: Cât de mult timp a necesitat documentarea, agregarea și interpretarea datelor și ce dificultăți ați întâmpinat în elaborarea lucrării, mai ales că ați inclus și o parte practică, de laborator?

T.M.: Cercetarea în domeniul chimiei este un proces care presupune îmbinarea dintre documentare și muncă de laborator și raportarea rezultatelor obținute la contextul științific general, iar programul de doctorat este axat în principal pe utilizarea cunoștințelor acumulate prin documentare și analiza critică a acestora pentru a dezvolta idei noi, a genera ipoteze, cunoștințe noi și, în definitiv, progres. Documentarea, agregarea și interpretarea datelor s-au desfășurat continuu de-a lungul stagiului doctoral, care a durat șapte ani. Este greu de cuantificat ce pondere de timp a avut fiecare în definitivarea rezultatului final.

Dificultățile întâmpinate se încadrează în sfera provocărilor cu care se confruntă orice doctorand care își desfășoară activitatea într-un laborator de cercetare: nu toate experimentele au finalitatea scontată, însă orice insucces poate constitui premisa pentru o nouă direcție.

R.: Realizată în cadrul Școlii doctorale a Facultății de Chimie a UB, lucrarea dumneavoastră a fost coordonată de acad. prof. univ. dr. Marius Andruh, un cadru didactic și un cercetător de renume în domeniu, preşedinte al Secţiei de Ştiinţe Chimice a Academiei Române. Cum ați descrie colaborarea cu dumnealui?

T.M.: Am făcut parte din grupul de cercetare al domnului prof. univ. dr. Marius Andruh încă din anul I de facultate, când am început pregătirea lucrării de licență, am continuat colaborarea în timpul masterului, iar apoi a devenit coordonatorul tezei de doctorat. Toată această perioadă a reprezentat pentru mine un prilej de a beneficia de sfaturile și îndrumările domniei sale care au contribuit semnificativ la formarea mea profesională. Pe lângă toate aspectele de natură didactică ale acestei colaborări, trebuie să evidențiez abilitatea de a reuși să mă motiveze subtil, dar eficient atunci când păream dezarmată în fața problemelor întâmpinate de-a lungul stagiului doctoral.

R.: Ați beneficiat de un grant de finanțare doctorală POSDRU, precum și de bursă de performanță științifică în timpul studiilor de licență, acordată de Universitatea din București. Cât de mult contează, din punctul dumneavoastră de vedere, sprijinul material în cercetare? Există o condiționare de acest tip pentru ca obiectivele unui proiect să fie atinse?

T.M.: Pornind de la resursele materiale pentru desfășurarea în condiții optime a experimentelor, diseminarea rezultatelor și mergând până la perfecționarea profesională a unui cercetător prin efectuarea de stagii de practică în laboratoare din țară sau străinătate, participarea la conferințe, sprijinul material în cercetare este vital, deoarece conferă stabilitate, dar în același timp responsabilizează și impulsionează către obținerea de rezultate inovatoare.

R.: Care sunt concluziile cercetării dvs. și în ce fel impactează acestea studiile în domeniu? Ce deschidere există spre acest domeniu în spațiul românesc, dar și în cel internațional, și cum ați putea explica pentru publicul larg posibilele aplicații ale acestei cercetări?

T.M.: Activitatea de cercetare efectuată în timpul stagiului doctoral s-a desfășurat în domeniul ingineriei cristaline, chimiei coordinative și al chimiei metalosupramoleculare și a reprezentat o cercetare științifică fundamentală privind designul rațional al polimerilor de coordinare cu dimensionalități variate conectând nodurile oligonucleare cu liganzi politopici, cu scopul de a genera materiale de tip MOF care să prezinte diferite proprietăți (luminescente sau magnetice) interesante. Rezultatele obținute demonstrează eficiența compușilor organometalici, decorați cu grupări funcționale cu potențiali atomi donori, ca tectoni în chimia supramoleculară și ingineria cristalină, pentru asamblarea de rețele coordinative heterometalice, punctează importanța interacțiilor supramoleculare metalofile în susținerea arhitecturii stării solide la nivel tridimensional, îmbogățind astfel prin exemple edificatoare puținele studii existente în literatura de specialitate privind construirea de polimeri de coordinare utilizând liganzi organometalici și generând o vastă bibliotecă de synthon-i supramoleculari pentru construcția de rețele supramoleculare obținute prin procese de co-cristalizare. De asemenea, utilizarea spacer-ilor cu geometrie tetragonală și tetraedrică a condus la diversitate structurală și topologică prin variația centrilor metalici (noduri metalice mononucleare, building block-uri metalice, unități constructoare secundare – cluster-i oligonucleari sau lanțuri unidimensionale), motivele structurale descrise de polimerii de coordinare rezultați fiind imprimate de ortogonalitatea liganzilor cu simetrie tetragonală și de aranjamentul tridimensional al tectonilor tetraedrici. Pornind de la aceste rezultate se pot dezvolta strategii de sinteză pentru rețele tridimensionale heterotrimetalice cu topologii predefinite. Nu în ultimul rând, liganzi polidentați derivați de benzotiadiazol au generat o chimie variată de sisteme extinse și unități discrete, iar studiile spectroscopice ale compușilor de zinc (II) au ilustrat variația proprietăților emisive în funcție de alegerea nodurilor metalice.

Ingineria cristalină a cunoscut o dezvoltare spectaculoasă în ultimul deceniu, iar interesul pentru acest domeniu, atât în țară, cât și în străinătate, este ridicat. Teza reprezintă rezultatul colaborării, în cadrul unui grant de cercetare, cu grupurile domnilor profesori Cristian Silvestru și Ion Grosu de la Universitatea „Babeș-Bolyai” din Cluj-Napoca, care au furnizat o parte din molecule utilizate ca liganzi.

De asemenea, o parte din rezultatele din teza de doctorat au făcut subiectul a 7 articole publicate în reviste internaționale (Dalton Trans, CrystEngComm. Eur. J. Inorg. Chem., Polyhedron).

R.: În timpul studiilor de doctorat, ați beneficiat de o mobilitate Erasmus în cadrul Laboratorului Moltech–Anjou al Universității din Angers, Franța. Ce mesaj ați transmite unui student UB pentru a-l impulsiona să profite de astfel de oportunități?

T.M.: Într-adevăr, am beneficiat de o mobilitate Erasmus pentru un stagiu de practică, de trei luni, în Laboratorul Moltech–Anjou din cadrul Universității din Angers, ceea ce mi-a permis dezvoltarea unei direcții de cercetare, ale cărei rezultate s-au concretizat într-un capitol din teza de doctorat și un articol publicat într-o revistă internațională împreună cu grupul coordonat de domnul prof. univ. dr. Narcis Avarvari. Din punct de vedere profesional, pentru mine, acest stagiu a însemnat posibilitatea de a utiliza noi tehnici de sinteză a compușilor coordinativi în vederea obținerii de monocristale, de a dezvolta noi aptitudini în ceea ce privește sinteza compușilor organici, de a efectua măsurători utilizând diferite aparate inaccesibile deocamdată în Facultatea de Chimie a Universității din București, de a fi parte dintr-un colectiv internațional și de a participa la seminare și conferințe  organizate de instituția gazdă.

Însă, o mobilitate Erasmus, fie că e un stagiu de practică sau de studii, reprezintă o experiență unică și profundă, care contribuie la dezvoltarea atât pe plan profesional, cât și personal. Este o oportunitate de a lua contact cu alte sisteme educaționale, de cercetare, noi modalități de abordare a cursurilor și a activităților din laborator, evidențiind în același timp calitățile și hibele sistemelor autohtone, plasându-le într-un cadru general, european.

Totodată, o mobilitate Erasmus facilitează un acces cât mai în profunzime la ceea ce înseamnă cultura unei alte țări.

R.: Din anul 2018, sunteți asistent de cercetare la Institutul de Chimie Fizică „Ilie Murgulescu” al Academiei Române, dobândind de asemenea experiență și în cadrul Centrului de cercetări de chimie anorganică teoretică şi aplicată al UB? În ce proiecte de cercetare sunteți implicată în prezent?

T.M.: Proiectele în care sunt implicată acum urmăresc construcția de materiale multifuncționale prin depunerea de compuși coordinativi (structuri extinse sau unități discrete) și rețele cristaline supramoleculare pe diferite suporturi precum grafit, grafenă, silice și care pot prezenta proprietăți luminescente sau magnetice, acțiune biologică în procesele de depoluare sau potențială activitate terapeutică.

R.: Alegerea unei profesii pare din ce în ce mai dificilă în zilele noastre. Ce anume v-a determinat să vă dedicați acestui domeniu, mai ales că ați avut un parcurs educațional și profesional în care ați dat dovadă pe lângă rezultate deosebite, de consecvență.

T.M.: Într-adevăr, consecvența poate caracteriza parcursul meu profesional de până acum, iar pasiunea pentru chimie a fost forța care a înlesnit și a animat acest drum. Am îndrăgit chimia de la primul contact (mi s-a părut atunci știința exactă care explică cel mai bine lumea, noi înșine suntem un cumul de compuși chimici, fiecare sentiment este o reacție chimică, fiecare decizie pe care o luăm are la baza un proces chimic), iar alegerile ulterioare privind facultatea, masterul și apoi doctoratul au venit în mod natural.

Surprinzător poate, însă, terminarea unei facultăți de chimie deschide o serie de oportunități profesionale. Dintre acestea, cercetarea m-a atras cel mai mult, fiind un domeniu care presupune creativitate, în care operaționalizezi concepte și ipoteze pentru a crea informație nouă, care îți dezvoltă abilitatea de a evalua continuu riscurile care pot periclita rezultatul final și în care curiozitatea și entuziasmul sunt tot timpul prezente.

R.: În opinia dvs., inițiativele precum Premiile Senatului Universității din București încurajează mediul academic spre inovare și spre obținerea de noi performanțe? Cum credeți că ar mai putea stimula excelența didactică și de cercetare Universitatea din București?

T.M.: Cu certitudine, Premiile Senatului Universității din București reprezintă o inițiativă excelentă care încurajează și motivează o activitate științifică la standarde înalte, mai ales că abordează diferite secțiuni ale vieții academice: studenți, cercetători, cadre didactice.

Nu știu dacă în prezent mai există aceste proiecte, însă oferirea de burse pentru studenți din ciclul licență și master pe baza unui proiect de cercetare, de tipul celei a cărei beneficiară am fost, facilitarea participării studenților doctoranzi la conferințe și stagii de pregătire doctorală în țară și străinătate prin granturi au fost măsuri eficiente pentru a stimula activitatea de cercetare în Universitatea din București, în care au fost angrenați studenții și cadrele didactice.

Organizarea de conferințe, workshop-uri și seminare adresate studenților și cercetătorilor, cu o participare internațională, constituie, de asemenea, o inițiativă utilă.