Валентин Рич - Неоконченная история искусственных алмазов

Правда, одновременно осаждялся и графит. Так что время от времени аппарат приходилось останавливать, извлекать алмазный порошок и кипятить его в кислотах, чтобы вся копоть растворилась, или пропускать над порошком горячий водород, чтобы графит прореагировал с ним. За то время, что длился этот опыт, наращивание прекращали 80 раз — и каждый раз на 16 часов.

Для реального промышленного процесса все это еще не подходило, но главное было в другом — опыты Эверсола и аналогичные эксперименты в Институте физической химии АН СССР доказали: алмазы можно выращивать без высокого давления. Может быть, «этим способом» росли и природные алмазы? Ведь вот в Якутии на трубках «Удачная» и «Зарница» ударили метановые фонтаны, а «Каменная», «Оливиновая» и другие безалмазные трубки (хоть и кимберлитовые) оказались без малейших признаков газа… Кто знает!

Опыты доказали, что алмазы можно выращивать без высокого давления, но ничего подобного тому, что было после Лундблада, Холла и Верещагина, пока не происходит; сообщений о фабриках, изготовляющих искусственные бриллианты, нет… Время роста кристалла (месяцы? годы?) и постоянство режима в течение этого времени оказались препятствиями посложнее, чем сверхпрочные сплавы и сверхвысокие давления. Ювелирный процесс нуждается в ювелирной аппаратуре; любая чужая молекула может стать зародышем постороннего тела и свести на нет многомесячную работу…

В 1967 г. Б. В. Дерягин и Д. В. Федосеев предложили новый метод наращивания кристаллов алмаза из газовой фазы, названный импульсным. Суть его заключалась в создании периодического импульсного пересыщения газовой фазы над затравкой. Импульсы следовали один за другим через каждую десятую часть секунды. При этом слой алмаза рос, а графит не успевал образовываться.

Для этого метода был создан аппарат эпитаксиального синтеза, в принципе по той же схеме, что выбрал еще Лавуазье, когда за двести лет до них сжигал алмаз. Шеститысячеваттная ксеноновая лампа, два параболических зеркала, концентрирующих ее лучи, и рениевая петелька в фокусе зеркал — на ней держится алмазный кристаллик, который должен подрасти, или навеска алмазного порошка.

Все вместе втиснуто в прозрачный сосуд из тугоплавкого кварца, через него можно прокачивать газ — тот же метан из городской газовой сети. Температура регулируется поворотом ручки реостата, давление газа — вентилем.

Легко себе представить, как светит лампа в шесть тысяч «свечей»; аппарат пришлось закрыть непрозрачным кожухом. И прежде чем открыть окошко, чтобы взглянуть, как там растет алмаз, приходилось брать щиток с черным стеклом, каким пользуются сварщики.

Исследователи то и дело брались за этот щиток и заглядывали в окошко, чтобы убедиться, все ли там в порядке, или в надежде увидеть что-нибудь необычное. А может быть, просто потому, что каждому человеку хочется, чтобы его дело двигалось быстрее. Как тут не глянуть лишний раз!

Но быстрее дело, к сожалению, не двигалось. Грани кристаллика росли медленно, как и предупреждал почти тридцать лет назад Франк-Каменецкий, Увидеть, что они и в самом деле растут, было совершенно невозможно: за час прибавлялось всего несколько микрон. Тем не менее это было уже в тысячу раз быстрее, чем у Эверсола, и, главное, не нужно было прерывать синтез для очистки кристалла от графита.

Но вот 13 апреля 1967 г. в лаборатории возникло необычайное волнение — из рук в руки передавался щиток, и очередной счастливец, приникнув к ослепительному окошку, видел через черное стекло совершенно неожиданную картину: на грани кристалла росла прозрачная нить. Весь вечер и всю ночь шли исследования. К утру рентгенограммы подтвердили: это алмаз.

Потом удалось вырастить «усы» самых разных форм и размеров. И даже круглые, и даже слегка ограненные алмазные наросты. А самое замечательное было то, что усы росли с поразительной для алмаза скоростью: в среднем по 10 микрон в час. Если по способу Эверсола слой толщиной в миллиметр мог образоваться на грани кристалла за 10 млн. часов чистого роста, то здесь алмазный ус иногда подрастал на 1 мм всего за 4 часа. В 2,5 млн. раз быстрее!

Монокристаллические нити, вискерсы, были известны и ранее, например, кремния, но их получали только в области стабильности этих веществ. Открытие Дерягиным, Федосеевым и их сотрудниками алмазных усов, растущих из газовой фазы при низких давлениях, было зарегистрировано в Государственном реестре открытий СССР.

И еще одно удивительное наблюдение было сделано в Институте физической химии: растущий алмаз старается выбрать из метана как можно больше тяжелого изотопа углерода (С 13), тогда как графит делает как раз наоборот — предпочитает легкий изотоп (С 12). Кстати, природные алмазы «изотопно тяжелее» окружающих карбонатных пород.

Одним из очень интересных для практики оказалось предложение Института физической химии АН СССР и Института сверхтвердых материалов АН УССР спекать алмазные порошки, «подросшие» в метане. В этом случае удается получать поликристаллы исключительной прочности.

Между тем престиж искусственных алмазов становился все более высоким.

В первых числах ноября 1967 г. в Бельгии, в Антверпене, владельцу одной из тамошних гранильных мастерских Иосу Бонруа позвонил по телефону его друг и попросил огранить искусственный алмаз.

«Уволь бога ради!» — взмолился Бонруа и стал отнекиваться изо всех сил, потому что все это было уже не в первый раз. Потому что эти алмазы, американские и шведские, ему уже не раз приносили и просили огранить. И он не раз пытался это сделать и каждый раз убеждался, что искусственные алмазы — вещь, может быть, замечательная, но к тому делу, которым занимаются он, Иос Бонруа, и множество других специалистов по драгоценным камням, никакого отношения не имеющая. Пусть они хоть какие угодно, но только это — не ювелирные камни!

«Неудобно! — ответил Бонруа его друг. — Их же привезли русские. Международная вежливость и все такое..; Ты бы уж попробовал, а?»

Пришлось согласиться. И в тот же день к антверпенскому фабриканту Бонруа пришел гость — Валентин Николаевич Бакуль.

Он достал из кармана (или, может быть, из портфеля, это несущественно) аптечный флакончик, какие у нас с давних пор называют пенициллиновыми. На дне флакончика были мелкие крупинки.

Бонруа не выказал удивления, достал одну крупинку и стал рассматривать ее в лупу. Он вертел ее пинцетом и так, и этак, осмотром остался недоволен — и, вполне возможно, даже помянул про себя друга, сосватавшего ему русских гостей, не самым лестным образом. Если этот друг сказал Бонруа про искусственные алмазы, то получалось, что он ему морочил голову.

Так или иначе, а киевскому гостю Бонруа, как человек весьма вежливый, ответил, что камни эти, хоть они и мелкие, здесь, в Антверпене, огранить можно. Ничего особенного в них для знаменитых антверпенских мастеров нет. И еще Бонруа спросил гостя: Сьерра-Леоне? (Специалисты называют алмазики такого сорта по имени африканской страны, где их добывают.)