eng
Выпуск #5/2021
Б. Л. Мильман, Н. В. Луговкина, И. К. Журкович
Передовые исследования в химии. 2012–2020 годы
Передовые исследования в химии. 2012–2020 годы
Просмотры: 886
DOI: 10.22184/2227-572X.2021.11.5.402.408
Этой публикацией продолжается регулярная серия статей, посвященных мониторингу развития аналитической химии, а также химии в целом. Используется современный наукометрический метод, который заключается в изучении цитирования и совместного цитирования научных публикаций. Цель такого исследования – выявление тематики научных работ переднего края – фронтов исследований. В 2020 году продолжились интенсивные исследования и разработки в области энергетики, новых материалов и органического синтеза. Устойчивая тенденция биологизации, медикализации и миниатюризации химического анализа выразилась, как и в предыдущие годы, в большом количестве публикаций в области микрофлюидных и сенсорных устройств. Отдельными новыми фронтами представлены метаболомика и микроэкстракция.
Этой публикацией продолжается регулярная серия статей, посвященных мониторингу развития аналитической химии, а также химии в целом. Используется современный наукометрический метод, который заключается в изучении цитирования и совместного цитирования научных публикаций. Цель такого исследования – выявление тематики научных работ переднего края – фронтов исследований. В 2020 году продолжились интенсивные исследования и разработки в области энергетики, новых материалов и органического синтеза. Устойчивая тенденция биологизации, медикализации и миниатюризации химического анализа выразилась, как и в предыдущие годы, в большом количестве публикаций в области микрофлюидных и сенсорных устройств. Отдельными новыми фронтами представлены метаболомика и микроэкстракция.
Теги: chemical analysis chemistry energetics metabolomics microextraction microfluidics nanotechnology research front scientometrics sensor метаболомика микрофлюидика микроэкстракция нанотехнологии наукометрия сенсор фронт исследований химический анализ химия энергетика
Передовые исследования в химии 2012–2020 годы
Б. Л. Мильман, д. х.н ., Н. В. Луговкина, И. К. Журкович, к. х. н.
Этой публикацией продолжается регулярная серия статей, посвященных мониторингу развития аналитической химии, а также химии в целом. Используется современный наукометрический метод, который заключается в изучении цитирования и совместного цитирования научных публикаций. Цель такого исследования – выявление тематики научных работ переднего края – фронтов исследований. В 2020 году продолжились интенсивные исследования и разработки в области энергетики, новых материалов и органического синтеза. Устойчивая тенденция биологизации, медикализации и миниатюризации химического анализа выразилась, как и в предыдущие годы, в большом количестве публикаций в области микрофлюидных и сенсорных устройств. Отдельными новыми фронтами представлены метаболомика и микроэкстракция.
Ключевые слова: химия, химический анализ, наукометрия, фронт исследований, энергетика, нанотехнологии, сенсор, микрофлюидика, метаболомика, микроэкстракция
Статья получена 18.09.2021
Принята к публикации 4.09.2021
Изучение научного цитирования – важный инструмент научной политики, применяемый как для оценки персональных достижений и вклада в исследования отдельных лабораторий, институтов, стран, так и в тематическом анализе развития рассматриваемой сферы деятельности. Информация о передовых областях науки необходима, например, для определения приоритетов в ее финансировании. Такие данные полезны и для самих исследователей, чтобы планировать собственные работы при соотнесении их с основными трендами развития научной сферы.
Фронты исследований – так называют передовые («горячие») научные области – представляют группы значимых статей прошлых лет и соответствующие группы современных публикаций, часто цитирующих указанные предшествующие исследования. Совокупность таких фронтов составляет карту науки.
В этой статье мы кратко описываем фронты исследований 2020 года в области химии и, в частности, аналитической химии, а также изменения в тематике соответствующих передовых исследований за период наших наблюдений.
Методика и обзор
предшествующих работ
В первой из серии предшествующих работ [1], опубликованной в 2013 году, рассмотрено использование научного цитирования для построения карт науки. Наряду с частым цитированием во внимание принимаются частые совместные ссылки (социтирование) на высокоцитируемые статьи. Две и большее количество публикаций, связанных таким социтированием в кластер, представляют собой новую (или сравнительно новую) «горячую» область исследований. Ее называют по темам соответствующих высокоцитируемых и высокосоцитируемых публикаций и новых статей, ссылающихся на те работы.
Такого рода общая методология была приспособлена нами, чтобы выявить фронты исследований в аналитической химии в 2012 году. Мы выбрали 100 наиболее цитируемых работ предыдущих лет из ведущих журналов по этой дисциплине и сгруппировали их при пороге, который насчитывал три совместных социтирования, минимально необходимых для появления отдельного фронта исследований. Результатом исследования [1] стали выводы о (а) преимущественном развитии анализа медицинских и биологических объектов и (б) разработке миниатюрной аналитической техники (сенсоры, микрофлюидные устройства), что вызвано разнообразными потребностями медицинской диагностики, в том числе при нахождении больных вдали от клинических лабораторий. Вывод (в), достаточно очевидный, заключался в констатации бурного развития метаболомики и протеомики на основе применения хроматографии – масс-спектрометрии.
Фронты 2014 года отражали сходные выводы о развитии аналитики [2]. Конкретные научные области включали применение масс-спектрометрии (протеомика, метаболомика, анализ окружающей среды и продуктов питания) и разработку небольших аналитических приборов (сенсоры, аналитические чипы), появление которых связано с прогрессом нанотехнологий, микрофлюидики.
Третья ([3], 2016 год) и четвертая ([4], 2018 год) статьи касались прогресса не только аналитики, но и химии в целом, с которой в последние годы суммируется наука о материалах. Наукометрический анализ этих и других больших дисциплин проводит американская компания Clarivate Analytics, хорошо известная отечественным авторам, в сотрудничестве с институтами Академии наук Китая [5, 6]. Изначальные кластеры социтирования определяли сотрудники Clarivate Analytics. Китайские коллеги занимались сортировкой этих данных и отбирали «горячие» области, лидирующие по суммарному цитированию передовых работ прошлых лет и по новизне последних. Итоговые исследовательские фронты указанных лет включали применение наноматериалов, в частности знаменитого графена и его аналогов, в энергетике и родственных областях, отдельные направления органического синтеза и некоторые другие проблемы. Развитие аналитики (это уже наши данные) в общих чертах повторяло тенденции предыдущих лет, но многие существенные детали были новыми [3, 4].
Химия‑2020. Что пишут в Пекине?
Последний наукометрический анализ химии, как и всех остальных макронаук, проведен фирмой Clarivate Analytics и Академией наук Китая по прежней методике [7], результаты показаны в табл. 1. Передовые исследования 2020 года в общем плане похожи на те, что зафиксированы ранее (новые материалы, энергетика, органический синтез), но конкретная тематика работ существенно обновилась.
Слияние химии с наукой о материалах ярко проявилось и в 2020 году. Зафиксировано появление новых флуоресцентных (фронт № 2, табл. 1) и фосфоресцентных (№ 6, табл. 1) материалов медицинского и другого применения. Продемонстрированы разработки новых катодов для перспективных ионно-цинковых батарей (№ 5) и новой керамики для накопителей энергии (№ 1). Это важные шаги в общем движении к созданию низкоуглеродной энергетики / экономики, о которых сегодня столь много говорят.
Продемонстрировано создание новых клеящих композиций (идея их появления появилась при наблюдении за мидиями, № 9), новых каркасных структур для более дешевого и менее энергозатратного разделения газовых смесей (№ 10). Интенсивны исследования еще одного аналога графена – графдина, частично содержащего уже тройные углерод-углеродные связи (№ 7).
На органическую химию приходится три фронта. В двух из них интенсивно исследуются новые пути синтеза при использовании электрохимических реакций (№ 4) и карбенов (двухвалентных реакционноспособных частиц) как катализаторов (№ 8). Синтез оптически чистых устойчивых хиральных конформеров (фронт № 3), казалось бы, в большей степени относится к чисто академическим исследованиям, но видно и его прикладное значение (применение в хиральном катализе и создании функциональных материалов).
Итак, в развитии химии формально преобладают прикладные исследования и разработки, связанные с проблемами энергетики, вниманием к охране окружающей среды, здоровью человека, удешевлению и повышению эффективности промышленной продукции, реализацией новых путей получения химических веществ. Внутренняя сторона этих работ охватывает все аспекты глубоких фундаментальных исследований.
Новости аналитики и биоаналитики
«Горячие» области развития аналитики мы выявили в пятый раз. Как и ранее, был составлен список 100 (получилось 101) наиболее цитируемых статей в 2015–19 годах из 20 ведущих аналитических журналов [8]. Эти высокоцитируемые публикации сгруппированы по ссылкам на них в одних и тех же статьях 2020 года. Цитируемые статьи, получающие хотя бы три совместные ссылки по принятой ранее методике, объединяли в кластеры.
Использование этой методики без изменений привело к образованию «суперкластера» (рис. 1), объединяющего 42 статьи прошлых лет; их тематика была неодинаковой. Чтобы определить отдельные научные направления в виде сравнительно небольших групп публикаций, в случае этого суперкластера был повышен порог социтирования до четырех-пяти совместных ссылок.
В итоге данный большой массив публикаций распался на восемь фронтов. Всего набралось 17 областей исследований (табл. 2, рис. 1), приблизительно столько же, сколько в предыдущие годы [1–4]. Эти фронты, объединенные между собой обсуждаемыми связями социтирования, образуют карту аналитики‑2020 (рис. 1).
Данные табл. 2 и их картина (рис. 1), если их сравнивать с результатами прежних лет [1–4], подтверждают многие прежние выводы. Так, сохраняется доминирование биологизации / медикализации и миниатюризации химического анализа. Действительно, как показывает анализ цитируемых статей, только фронты № 4, 8–9, 14 и 17 в той или иной степени не относятся к биоаналитике.
Что еще осталось прежнего? Огромное внимание к микрофлюидике [9] (№ 1, 6, 7) как основе создания миниатюрных «лабораторий на чипе» и различным сенсорным устройствам [10, 11] (фронты № 2, 10–13, 16), в том числе таким средствам биовизуализации как квантовые точки [12] (№ 5). Впрочем, сохранение тематики этих работ можно считать лишь условным. За последние два года получили значительное развитие многие из расстраиваемых устройств, например носимые на коже сенсоры [13]: появились «лаборатории на пластыре» и даже «татуировки» как чувствительные устройства (фронт № 2).
Теперь о том, что было замечено ранее на картах аналитической химии, но вернулось в рассматриваемом году после некоторого перерыва. Это метаболомика (№ 3) и микроэкстракция (№ 4), ранее фиксировались в 2012 и 2014 годах, и молекулярный импринтинг (№ 15, наблюдение 2012 года). Впрочем, развитие этих областей было, по-существу, непрерывным (см. ниже).
Два формально новых фронта (определение микропластика [14], № 14, и спектрометрия ионной подвижности [15], № 17) следует отметить отдельно. Специалистам эти направления работ хорошо известны в течение последних лет, но только сейчас соответствующие статьи достигли очень высокого уровня цитирования. Что касается первой из этих «горячих» областей (загрязнение водоемов мелкими частицами полимеров и соответствующая аналитика), то соответствующая глобальная экологическая проблема начинает осознаваться у нас в стране [14].
Уточнение применяемой методологии
В последнем разделе статьи уместно обсудить особенности наукометрической методики анализа научной сферы. Известно, что глобальная наука развивается очень динамично и постоянно приводит к новым фактам, теориям, разработкам, областям знания. Поэтому непостоянство во времени получаемых нами карт аналитической химии выглядит логичным: с течением времени одни фронты исчезают или видоизменяются, другие появляются или исчезают и появляются вновь.
В применяемой модели динамика науки определяется динамикой научных ссылок. Цитирование тех или иных статей зависит от их значимости, закономерного воздействия (impact) на работы своих коллег. Понятно, что если значение статьи падает, ее цитирование уменьшается. Если такое падение значительно, то соответствующая работа не преодолевает порог цитирования, необходимый для ее попадания в число 100 ведущих публикаций (в нашем последнем анализе 203 ссылки за пять лет или приблизительно 40 ссылок в год, рис. 2), и оказывается за пределами карты науки. Это довольно типичная история, и при мониторинге, проводимом нами каждые два года, из поля зрения исчезли многие прежние высокоцитируемые статьи. В то же время в «стабильных» фронтах (табл. 2) появляются новые публикации, вносящие существенные инновации в, казалось бы, одни и те же темы исследований.
Если новых высокоцитируемых работ не видно, история фронта как единой топ-области – временно или навсегда – заканчивается. Так, в 2020 году мы не обнаружили протеомики – стабильной «горячей» области прежних лет. Конечно, исследования здесь не угасают (судя по потоку литературы, доступной авторам), но они, вероятно, стали более разнообразными по теме, часто публикуются в нехимических журналах (их мы не рассматриваем) и ориентированы на разные статьи прежних лет (которые не цитируются совместно).
Но и в журналах по аналитике отдельные высокоцитируемые «протеомные» публикации зафиксированы (табл. 2). У метаболомики такой «провал» обнаружился в период 2016–2018 годов. В 2020 году состоялось возвращение большого фронта, что мы связываем с развитием нецелевого анализа (нецелевой метаболомики) [16].
Также следует отметить роль случайности. Ежегодное число ссылок на ту или иную статью не только подвержено действию закономерных факторов, но и, в конечном счете, является случайной переменной, непостоянной во времени. Роль закономерностей и случайностей в вариациях цитирования разделить сложно. Далее, появление фронтов, особенно больших, определяется и социтированием научных публикаций, превышающим граничное значение (как правило, три совместные ссылки в нашей методике). Социтирование также подвержено закономерным изменениям (растет при формировании научных областей и может уменьшаться после достижения ими зрелого состояния) и случайным факторам, что также отражается на динамике научных фронтов.
Заметим также, что выделение переднего края науки не означает пренебрежения «нефронтальными» публикациями, которые, конечно, играют в науке и практике свою роль, и судить об их значении следует взвешенно и в индивидуальном порядке.
Литература
Мильман Б., Журкович И. Аналитика и биоаналитика на картах науки. АНАЛИТИКА. 2013;2:34–41.
Мильман Б., Журкович И. Аналитика‑2014: «горячие» области глобальных исследований. АНАЛИТИКА. 2015;4:56–62.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Новые рапорты с фронтов науки: наноматериалы, микрофлюидика, протеомика. АНАЛИТИКА. 2017;5:30–33.
Мильман Б. Л., Островидова Е. В., Журкович И. К. Химия‑2018. Новые «горячие» области исследований. АНАЛИТИКА. 2019;9(4):314–319.
Research fronts 2016. URL: http://www.casisd.cn/zkcg/zxcg/201706/P020170630548078477885.pdf. [Дата доступа 10.09.2021].
2018 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/201812/P020181226516012285926.pdf. [Дата доступа 10.09.2021].
2020 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/202011/P020201115257647013713.pdf. [Дата доступа 10.09.2021].
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?
view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry. [Дата доступа 10.09.2021].
Microfluidics. https://en.wikipedia.org/wiki/Microfluidics. [Дата доступа 10.09.2021].
Zhu C., Yang G., Li H., Du D., Lin Y. Electrochemical sensors and biosensors based on nanomaterials and nanostructures. Analytical chemistry. 2014;87(1):230–249.
Kumar S., Ahlawat W., Kumar R., Dilbaghi N. Graphene, carbon nanotubes, zinc oxide and gold as elite nanomaterials for fabrication of biosensors for healthcare. Biosensors and Bioelectronics. 2015;70:498–503.
Carbon quantum dots. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_quantum_dots.[Дата доступа 10.09.2021].
Heikenfeld J., Jajack A., Rogers J., Gutruf P., Tian L., Pan T., Li R., Khine M., Kim J., Wang J., Kim J. Wearable sensors: modalities, challenges, and prospects. Lab on a Chip. 2018;18(2):217–248.
Казмирук В. Д. Микропластик в окружающей среде: Нарастающая проблема планетарного масштаба. М.: Ленанд, 2020. 432 с.
Mairinger T., Causon T. J., Hann S. The potential of ion mobility–mass spectrometry for non-targeted metabolomics. Current opinion in chemical biology. 2018;42:9–15.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Современная практика нецелевого химического анализа. Журнал аналитической химии. 2022;76 (в печати).
References
Milman B., Zhurkovich I. Analytics and bioanalytics on maps of science. ANALYTICS. 2013;2:34–41.
Milman B., Zhurkovich I. Analytics‑2014: hot fields of global research. ANALYTICS. 2015;4:56–62.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. New reports from the fronts of science: nanomaterials, microfluidics, proteomics. ANALYTICS. 2017;5:30–33.
Milman B. L., Ostrovidova E. V., Zhurkovich I. K. Chemistry‑2018. New hot research fields. ANALYTICS. 2019;9(4):314–319.
Research fronts 2016. URL: http://www.casisd.cn/zkcg/zxcg/201706/P020170630548078477885.pdf. [Accessed 10.09.2021].
2018 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/
201812/P020181226516012285926.pdf. [Accessed 10.09.2021].
2020 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/
202011/P020201115257647013713.pdf. [Accessed 10.09.2021].
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?
view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry. [Accessed 10.09.2021].
Microfluidics. https://en.wikipedia.org/wiki/Microfluidics. [Accessed 10.09.2021].
Zhu C., Yang G., Li H., Du D., Lin Y. Electrochemical sensors and biosensors based on nanomaterials and nanostructures. Analytical chemistry. 2014;87(1):230–249.
Kumar S., Ahlawat W., Kumar R., Dilbaghi N. Graphene, carbon nanotubes, zinc oxide and gold as elite nanomaterials for fabrication of biosensors for healthcare. Biosensors and Bioelectronics. 2015;70:498–503.
Carbon quantum dots. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ Carbon_quantum_dots. [Accessed 10.09.2021].
Heikenfeld J., Jajack A., Rogers J., Gutruf P., Tian L., Pan T., Li R., Khine M., Kim J., Wang J., Kim J. Wearable sensors: modalities, challenges, and prospects. Lab on a Chip. 2018;18(2):217–248.
Kazmiruk V. D. Microplastics in the Environment: A Growing Global Scale Challenge. M.: LENAND publ, 2020. 432 p.(in Russ.).
Mairinger T., Causon T. J., Hann S. The potential of ion mobility–mass spectrometry for non-targeted metabolomics. Current opinion in chemical biology. 2018;42:9–15.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Modern practice for non-target analysis. Journal of Analytical Chemistry. 2022;76 (in print).
Б. Л. Мильман, д. х.н ., Н. В. Луговкина, И. К. Журкович, к. х. н.
Этой публикацией продолжается регулярная серия статей, посвященных мониторингу развития аналитической химии, а также химии в целом. Используется современный наукометрический метод, который заключается в изучении цитирования и совместного цитирования научных публикаций. Цель такого исследования – выявление тематики научных работ переднего края – фронтов исследований. В 2020 году продолжились интенсивные исследования и разработки в области энергетики, новых материалов и органического синтеза. Устойчивая тенденция биологизации, медикализации и миниатюризации химического анализа выразилась, как и в предыдущие годы, в большом количестве публикаций в области микрофлюидных и сенсорных устройств. Отдельными новыми фронтами представлены метаболомика и микроэкстракция.
Ключевые слова: химия, химический анализ, наукометрия, фронт исследований, энергетика, нанотехнологии, сенсор, микрофлюидика, метаболомика, микроэкстракция
Статья получена 18.09.2021
Принята к публикации 4.09.2021
Изучение научного цитирования – важный инструмент научной политики, применяемый как для оценки персональных достижений и вклада в исследования отдельных лабораторий, институтов, стран, так и в тематическом анализе развития рассматриваемой сферы деятельности. Информация о передовых областях науки необходима, например, для определения приоритетов в ее финансировании. Такие данные полезны и для самих исследователей, чтобы планировать собственные работы при соотнесении их с основными трендами развития научной сферы.
Фронты исследований – так называют передовые («горячие») научные области – представляют группы значимых статей прошлых лет и соответствующие группы современных публикаций, часто цитирующих указанные предшествующие исследования. Совокупность таких фронтов составляет карту науки.
В этой статье мы кратко описываем фронты исследований 2020 года в области химии и, в частности, аналитической химии, а также изменения в тематике соответствующих передовых исследований за период наших наблюдений.
Методика и обзор
предшествующих работ
В первой из серии предшествующих работ [1], опубликованной в 2013 году, рассмотрено использование научного цитирования для построения карт науки. Наряду с частым цитированием во внимание принимаются частые совместные ссылки (социтирование) на высокоцитируемые статьи. Две и большее количество публикаций, связанных таким социтированием в кластер, представляют собой новую (или сравнительно новую) «горячую» область исследований. Ее называют по темам соответствующих высокоцитируемых и высокосоцитируемых публикаций и новых статей, ссылающихся на те работы.
Такого рода общая методология была приспособлена нами, чтобы выявить фронты исследований в аналитической химии в 2012 году. Мы выбрали 100 наиболее цитируемых работ предыдущих лет из ведущих журналов по этой дисциплине и сгруппировали их при пороге, который насчитывал три совместных социтирования, минимально необходимых для появления отдельного фронта исследований. Результатом исследования [1] стали выводы о (а) преимущественном развитии анализа медицинских и биологических объектов и (б) разработке миниатюрной аналитической техники (сенсоры, микрофлюидные устройства), что вызвано разнообразными потребностями медицинской диагностики, в том числе при нахождении больных вдали от клинических лабораторий. Вывод (в), достаточно очевидный, заключался в констатации бурного развития метаболомики и протеомики на основе применения хроматографии – масс-спектрометрии.
Фронты 2014 года отражали сходные выводы о развитии аналитики [2]. Конкретные научные области включали применение масс-спектрометрии (протеомика, метаболомика, анализ окружающей среды и продуктов питания) и разработку небольших аналитических приборов (сенсоры, аналитические чипы), появление которых связано с прогрессом нанотехнологий, микрофлюидики.
Третья ([3], 2016 год) и четвертая ([4], 2018 год) статьи касались прогресса не только аналитики, но и химии в целом, с которой в последние годы суммируется наука о материалах. Наукометрический анализ этих и других больших дисциплин проводит американская компания Clarivate Analytics, хорошо известная отечественным авторам, в сотрудничестве с институтами Академии наук Китая [5, 6]. Изначальные кластеры социтирования определяли сотрудники Clarivate Analytics. Китайские коллеги занимались сортировкой этих данных и отбирали «горячие» области, лидирующие по суммарному цитированию передовых работ прошлых лет и по новизне последних. Итоговые исследовательские фронты указанных лет включали применение наноматериалов, в частности знаменитого графена и его аналогов, в энергетике и родственных областях, отдельные направления органического синтеза и некоторые другие проблемы. Развитие аналитики (это уже наши данные) в общих чертах повторяло тенденции предыдущих лет, но многие существенные детали были новыми [3, 4].
Химия‑2020. Что пишут в Пекине?
Последний наукометрический анализ химии, как и всех остальных макронаук, проведен фирмой Clarivate Analytics и Академией наук Китая по прежней методике [7], результаты показаны в табл. 1. Передовые исследования 2020 года в общем плане похожи на те, что зафиксированы ранее (новые материалы, энергетика, органический синтез), но конкретная тематика работ существенно обновилась.
Слияние химии с наукой о материалах ярко проявилось и в 2020 году. Зафиксировано появление новых флуоресцентных (фронт № 2, табл. 1) и фосфоресцентных (№ 6, табл. 1) материалов медицинского и другого применения. Продемонстрированы разработки новых катодов для перспективных ионно-цинковых батарей (№ 5) и новой керамики для накопителей энергии (№ 1). Это важные шаги в общем движении к созданию низкоуглеродной энергетики / экономики, о которых сегодня столь много говорят.
Продемонстрировано создание новых клеящих композиций (идея их появления появилась при наблюдении за мидиями, № 9), новых каркасных структур для более дешевого и менее энергозатратного разделения газовых смесей (№ 10). Интенсивны исследования еще одного аналога графена – графдина, частично содержащего уже тройные углерод-углеродные связи (№ 7).
На органическую химию приходится три фронта. В двух из них интенсивно исследуются новые пути синтеза при использовании электрохимических реакций (№ 4) и карбенов (двухвалентных реакционноспособных частиц) как катализаторов (№ 8). Синтез оптически чистых устойчивых хиральных конформеров (фронт № 3), казалось бы, в большей степени относится к чисто академическим исследованиям, но видно и его прикладное значение (применение в хиральном катализе и создании функциональных материалов).
Итак, в развитии химии формально преобладают прикладные исследования и разработки, связанные с проблемами энергетики, вниманием к охране окружающей среды, здоровью человека, удешевлению и повышению эффективности промышленной продукции, реализацией новых путей получения химических веществ. Внутренняя сторона этих работ охватывает все аспекты глубоких фундаментальных исследований.
Новости аналитики и биоаналитики
«Горячие» области развития аналитики мы выявили в пятый раз. Как и ранее, был составлен список 100 (получилось 101) наиболее цитируемых статей в 2015–19 годах из 20 ведущих аналитических журналов [8]. Эти высокоцитируемые публикации сгруппированы по ссылкам на них в одних и тех же статьях 2020 года. Цитируемые статьи, получающие хотя бы три совместные ссылки по принятой ранее методике, объединяли в кластеры.
Использование этой методики без изменений привело к образованию «суперкластера» (рис. 1), объединяющего 42 статьи прошлых лет; их тематика была неодинаковой. Чтобы определить отдельные научные направления в виде сравнительно небольших групп публикаций, в случае этого суперкластера был повышен порог социтирования до четырех-пяти совместных ссылок.
В итоге данный большой массив публикаций распался на восемь фронтов. Всего набралось 17 областей исследований (табл. 2, рис. 1), приблизительно столько же, сколько в предыдущие годы [1–4]. Эти фронты, объединенные между собой обсуждаемыми связями социтирования, образуют карту аналитики‑2020 (рис. 1).
Данные табл. 2 и их картина (рис. 1), если их сравнивать с результатами прежних лет [1–4], подтверждают многие прежние выводы. Так, сохраняется доминирование биологизации / медикализации и миниатюризации химического анализа. Действительно, как показывает анализ цитируемых статей, только фронты № 4, 8–9, 14 и 17 в той или иной степени не относятся к биоаналитике.
Что еще осталось прежнего? Огромное внимание к микрофлюидике [9] (№ 1, 6, 7) как основе создания миниатюрных «лабораторий на чипе» и различным сенсорным устройствам [10, 11] (фронты № 2, 10–13, 16), в том числе таким средствам биовизуализации как квантовые точки [12] (№ 5). Впрочем, сохранение тематики этих работ можно считать лишь условным. За последние два года получили значительное развитие многие из расстраиваемых устройств, например носимые на коже сенсоры [13]: появились «лаборатории на пластыре» и даже «татуировки» как чувствительные устройства (фронт № 2).
Теперь о том, что было замечено ранее на картах аналитической химии, но вернулось в рассматриваемом году после некоторого перерыва. Это метаболомика (№ 3) и микроэкстракция (№ 4), ранее фиксировались в 2012 и 2014 годах, и молекулярный импринтинг (№ 15, наблюдение 2012 года). Впрочем, развитие этих областей было, по-существу, непрерывным (см. ниже).
Два формально новых фронта (определение микропластика [14], № 14, и спектрометрия ионной подвижности [15], № 17) следует отметить отдельно. Специалистам эти направления работ хорошо известны в течение последних лет, но только сейчас соответствующие статьи достигли очень высокого уровня цитирования. Что касается первой из этих «горячих» областей (загрязнение водоемов мелкими частицами полимеров и соответствующая аналитика), то соответствующая глобальная экологическая проблема начинает осознаваться у нас в стране [14].
Уточнение применяемой методологии
В последнем разделе статьи уместно обсудить особенности наукометрической методики анализа научной сферы. Известно, что глобальная наука развивается очень динамично и постоянно приводит к новым фактам, теориям, разработкам, областям знания. Поэтому непостоянство во времени получаемых нами карт аналитической химии выглядит логичным: с течением времени одни фронты исчезают или видоизменяются, другие появляются или исчезают и появляются вновь.
В применяемой модели динамика науки определяется динамикой научных ссылок. Цитирование тех или иных статей зависит от их значимости, закономерного воздействия (impact) на работы своих коллег. Понятно, что если значение статьи падает, ее цитирование уменьшается. Если такое падение значительно, то соответствующая работа не преодолевает порог цитирования, необходимый для ее попадания в число 100 ведущих публикаций (в нашем последнем анализе 203 ссылки за пять лет или приблизительно 40 ссылок в год, рис. 2), и оказывается за пределами карты науки. Это довольно типичная история, и при мониторинге, проводимом нами каждые два года, из поля зрения исчезли многие прежние высокоцитируемые статьи. В то же время в «стабильных» фронтах (табл. 2) появляются новые публикации, вносящие существенные инновации в, казалось бы, одни и те же темы исследований.
Если новых высокоцитируемых работ не видно, история фронта как единой топ-области – временно или навсегда – заканчивается. Так, в 2020 году мы не обнаружили протеомики – стабильной «горячей» области прежних лет. Конечно, исследования здесь не угасают (судя по потоку литературы, доступной авторам), но они, вероятно, стали более разнообразными по теме, часто публикуются в нехимических журналах (их мы не рассматриваем) и ориентированы на разные статьи прежних лет (которые не цитируются совместно).
Но и в журналах по аналитике отдельные высокоцитируемые «протеомные» публикации зафиксированы (табл. 2). У метаболомики такой «провал» обнаружился в период 2016–2018 годов. В 2020 году состоялось возвращение большого фронта, что мы связываем с развитием нецелевого анализа (нецелевой метаболомики) [16].
Также следует отметить роль случайности. Ежегодное число ссылок на ту или иную статью не только подвержено действию закономерных факторов, но и, в конечном счете, является случайной переменной, непостоянной во времени. Роль закономерностей и случайностей в вариациях цитирования разделить сложно. Далее, появление фронтов, особенно больших, определяется и социтированием научных публикаций, превышающим граничное значение (как правило, три совместные ссылки в нашей методике). Социтирование также подвержено закономерным изменениям (растет при формировании научных областей и может уменьшаться после достижения ими зрелого состояния) и случайным факторам, что также отражается на динамике научных фронтов.
Заметим также, что выделение переднего края науки не означает пренебрежения «нефронтальными» публикациями, которые, конечно, играют в науке и практике свою роль, и судить об их значении следует взвешенно и в индивидуальном порядке.
Литература
Мильман Б., Журкович И. Аналитика и биоаналитика на картах науки. АНАЛИТИКА. 2013;2:34–41.
Мильман Б., Журкович И. Аналитика‑2014: «горячие» области глобальных исследований. АНАЛИТИКА. 2015;4:56–62.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Новые рапорты с фронтов науки: наноматериалы, микрофлюидика, протеомика. АНАЛИТИКА. 2017;5:30–33.
Мильман Б. Л., Островидова Е. В., Журкович И. К. Химия‑2018. Новые «горячие» области исследований. АНАЛИТИКА. 2019;9(4):314–319.
Research fronts 2016. URL: http://www.casisd.cn/zkcg/zxcg/201706/P020170630548078477885.pdf. [Дата доступа 10.09.2021].
2018 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/201812/P020181226516012285926.pdf. [Дата доступа 10.09.2021].
2020 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/202011/P020201115257647013713.pdf. [Дата доступа 10.09.2021].
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?
view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry. [Дата доступа 10.09.2021].
Microfluidics. https://en.wikipedia.org/wiki/Microfluidics. [Дата доступа 10.09.2021].
Zhu C., Yang G., Li H., Du D., Lin Y. Electrochemical sensors and biosensors based on nanomaterials and nanostructures. Analytical chemistry. 2014;87(1):230–249.
Kumar S., Ahlawat W., Kumar R., Dilbaghi N. Graphene, carbon nanotubes, zinc oxide and gold as elite nanomaterials for fabrication of biosensors for healthcare. Biosensors and Bioelectronics. 2015;70:498–503.
Carbon quantum dots. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_quantum_dots.[Дата доступа 10.09.2021].
Heikenfeld J., Jajack A., Rogers J., Gutruf P., Tian L., Pan T., Li R., Khine M., Kim J., Wang J., Kim J. Wearable sensors: modalities, challenges, and prospects. Lab on a Chip. 2018;18(2):217–248.
Казмирук В. Д. Микропластик в окружающей среде: Нарастающая проблема планетарного масштаба. М.: Ленанд, 2020. 432 с.
Mairinger T., Causon T. J., Hann S. The potential of ion mobility–mass spectrometry for non-targeted metabolomics. Current opinion in chemical biology. 2018;42:9–15.
Мильман Б. Л., Журкович И. К. Современная практика нецелевого химического анализа. Журнал аналитической химии. 2022;76 (в печати).
References
Milman B., Zhurkovich I. Analytics and bioanalytics on maps of science. ANALYTICS. 2013;2:34–41.
Milman B., Zhurkovich I. Analytics‑2014: hot fields of global research. ANALYTICS. 2015;4:56–62.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. New reports from the fronts of science: nanomaterials, microfluidics, proteomics. ANALYTICS. 2017;5:30–33.
Milman B. L., Ostrovidova E. V., Zhurkovich I. K. Chemistry‑2018. New hot research fields. ANALYTICS. 2019;9(4):314–319.
Research fronts 2016. URL: http://www.casisd.cn/zkcg/zxcg/201706/P020170630548078477885.pdf. [Accessed 10.09.2021].
2018 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/
201812/P020181226516012285926.pdf. [Accessed 10.09.2021].
2020 Research Fronts. URL: http://english.casisd.cn/research/rp/
202011/P020201115257647013713.pdf. [Accessed 10.09.2021].
Google Scholar Metrics. URL: https://scholar.google.ru/citations?
view_op=top_venues&hl=ru&vq=chm_analyticalchemistry. [Accessed 10.09.2021].
Microfluidics. https://en.wikipedia.org/wiki/Microfluidics. [Accessed 10.09.2021].
Zhu C., Yang G., Li H., Du D., Lin Y. Electrochemical sensors and biosensors based on nanomaterials and nanostructures. Analytical chemistry. 2014;87(1):230–249.
Kumar S., Ahlawat W., Kumar R., Dilbaghi N. Graphene, carbon nanotubes, zinc oxide and gold as elite nanomaterials for fabrication of biosensors for healthcare. Biosensors and Bioelectronics. 2015;70:498–503.
Carbon quantum dots. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/ Carbon_quantum_dots. [Accessed 10.09.2021].
Heikenfeld J., Jajack A., Rogers J., Gutruf P., Tian L., Pan T., Li R., Khine M., Kim J., Wang J., Kim J. Wearable sensors: modalities, challenges, and prospects. Lab on a Chip. 2018;18(2):217–248.
Kazmiruk V. D. Microplastics in the Environment: A Growing Global Scale Challenge. M.: LENAND publ, 2020. 432 p.(in Russ.).
Mairinger T., Causon T. J., Hann S. The potential of ion mobility–mass spectrometry for non-targeted metabolomics. Current opinion in chemical biology. 2018;42:9–15.
Milman B. L., Zhurkovich I. K. Modern practice for non-target analysis. Journal of Analytical Chemistry. 2022;76 (in print).
Отзывы читателей
