Страницы

понедельник, 3 октября 2011 г.

Из история одного открытия

   В память академика Нефёдова В.И., одному из крёстных отцов "Электронной спектроскопической мафии", хочу опубликовать заметку (правда, написанную не мной). Эта история в кратком изложении когда-то была мной услышана из уст самого академика за завтраком на одной из конференций. Тогда будучи ещё молодым, только что защитившимся, кандидатом я его расспрашивал о получении им гос премии совместно с Трапезниковым В.А.

        В.С. Урусов в это время проводил серию опытов по выявлению характера химической связи в минералах новым тогда методом рентгеноэлектронной спектроскопии (РЭС) совместно со своим давним знакомым и близким коллегой В.И. Нефедовым (ныне академиком РАН) в Институте общей и неорганической химии АН СССР,
            Оба этих ученых решили предложить А.П. Виноградову изучить лунный грунт методом РЭС. Директор ГЕОХИ, крайне бережно относившийся к расходованию для исследований хранившегося в его институте уникального материала, с явной неохотой распорядился выделить Урусову 50мг ценнейшего вещества в стеклянной пробирке.
По случайности лунный реголит оказался в его руках 1 апреля 1971 г. Внешне лунное вещество было очень похоже на землю из цветочного горшка, перемешанную с  табачным пеплом. Поэтому     дальнейшая история изучения лунного вещества началась с первоапрельской шутки. В. Урусов решил в другую точно такую же по виду пробирку насыпать земли из цветочного горшка и взял ее с собой в лабораторию В.И. Нефедова. После активного обсуждения плана работы в присутствии других его сотрудников пробирка с «цветочной землей» была торжественно помещена в специальный сейф. И только перед  своим уходом В.С. Урусов попросил открыть сейф и, якобы «по рассеянности» выбросил на глазах свидетелей пробирку в мусорное ведро. Все сотрудники лаборатории Нефедова замерли при этой сцене от ужаса и были в панике до тех пор, пока Вадим Сергеевич не показал на настенный календарь с датой 1 апреля и не извлек  из кармана пиджака вторую пробирку с настоящим лунным реголитом. Только после этого жеста недоумение окружающих рассеялось и сменилось шутками и смехом.
Такое нетрадиционное начало научного эксперимента оказалось прелюдией к сенсационному открытию. Работа над лунным грунтом началась на следующий же день и первые спектры были получены в течение нескольких часов. Их анализ принес неожиданный сюрприз. Пик железа раздваивался, указывая на значительную долю металлического железа наряду с наличием окисной и силикатной форм этого металла.
            В то время было уже известно, что в лунном реголите содержится около 1% метеоритного железа. Но пик металлического железа в спектре образца лунного грунта был, по крайней мере, на порядок интенсивнее, что указывало на какую-то фазу с большой поверхностью, т.е. на мелкодисперсное железо, которое к тому же совершенно не подвергалось окислению на воздухе. Это было не только неожиданно, но и не вполне понятно исследователям, хотя обнаруженный факт упорно подтверждался при неоднократной проверке. Назревала сенсация,  и В.С. Урусов позвонил акад. Виноградову с просьбой принять его с В.И. Нефедовым.
            Александр Павлович поначалу слушал внимательно сообщение двух кандидатов наук, которые не скрывали своего волнения от установленных ими результатов. Но на их заявление об обнаружении в лунной пробе железа в мелкодисперсном и при этом неокисляемом состоянии, академик буквально взорвался: “Да вы что, доктора, ведь такое железо сгорит у вас в руках синим пламенем!”
            Однако,  В. Урусов и В. Нефедов продолжали настаивать на своем. Тогда А.П. вызвал к себе в кабинет начальника приемной  лаборатории,  где хранился лунный грунт. Когда Л.С. Тарасов вошел,  А.П. спросил у него, как вскрывали бур, который захватил на луне пробу реголита. Ничего не подозревавший Тарасов сказал, что бур разрезался металлической ножовкой прямо в гелиевой камере. «А где осталась стружка? В лотке с грунтом?» - уточнил академик. После утвердительного ответа Л.С. Тарасова  Виноградов пришел в ярость и стал обвинять заведующего в уничтожении уникального и бесценного, в прямом смысле, лунного материала.
            В.Урусов и В. Нефедов были ошеломлены такой неожиданной гневной реакцией директора ГЕОХИ, а унылый вид Тарасова вызвал у них острое  сострадание к нему. И  “открыватели феномена”  бросились к Тарасову на выручку. Они, пытаясь успокоить разгневанного директора, стали ему логично доказывать, что никакие металлические опилки не могут быть причиной установленного эффекта. Действительно, для каждого специалиста по химии поверхности и тонких пленок металлов аксиома, что даже полученное как бы чистом и свежем состоянии железо очень быстро начинает покрываться довольно толстой окисной оболочкой и уже не дает на спектрограмме линии чистого металла.
            Эти аргументы плохо действовали на взбудораженного и невероятно огорченного академика А.П. Виноградова. Но, тут неожиданно В.С. Урусову  пришла в голову  мысль попросить у Виноградова для решения спорного вопроса реголит, только что поступивший в ГЕОХИ от американцев, который, разумеется, не мог содержать металлических опилок, поскольку их астронавты собирали его на Луне вручную.
            Академик Виноградов, постепенно остывший от гнева, признал идею правильной и дал разрешение на получение малой дозы американского лунного грунта. Оперативно выполненный анализ на спектрометре РЭС показал, что обнаруженный ранее пик не только присутствует в этом образце, но оказался еще интенсивней.
            С этим известием В.С. Урусов и В.И Нефедов снова явились на прием к А.П.. На этот раз тот не только внимательно сопоставил предыдущую и последнюю спектрограммы, но заявил уже другим, ободряющим тоном, что такой результат надо незамедлительно опубликовать в Докладах АН СССР. Когда же удачливые первооткрыватели научного феномена предложили Александру Павловичу одновременно зарегистрировать установленный феномен в качестве открытия в только что созданном Комитете по открытиям  и изобретениям, А.П. очень удивился и сказал: «А какая Вам нужна еще регистрация, вот эта публикация и будет заявкой на открытие».
            К слову сказать, через десять лет, уже после смерти А.П. Виноградова, феномен с мелкодисперсным неокисляемым железом, обнаруженном в лунном реголите был зарегистрированным в качестве открытия №119 в авторском коллективе с участием акад. А.П. Виноградов, д.х.н. В.И. Нефедов, д.х.н. В.С. Урусов,  неокисляемого железа» и обнаружившие в лунном грунте другие неокисленные металлы (алюминий, магний, титан и др.).
            Как вспоминал позже акад. В.С. Урусов, А.П. Виноградов в тот памятный 1971 год все же озадачил исследователей «феномена» поискам объяснений такого необычного поведения лунного железа. По его инициативе Урусов и Нефедов со своими сотрудниками изучали метеоритное железо, железо высокой степени чистоты, металлические аэрозоли, производили исследования РЭС спектров железа после очистки поверхности и коррозии на железе в разных средах, в том числе в высоком вакууме и при облучении электронным пучком или потоком заряженных ионов.
            По предложению А.П. и после его предварительной договоренности этим двум ученым пришлось встретиться с крупнейшим металловедом акад. Г.В. Курдюмовым в Институте черной металлургии и выдающимся исследователем магнетизма акад. С.В. Вонсовским, а затем съездить в его Институт физики металлов АН СССР  в г. Свердловске. В результате многочисленных консультаций ученые пришли к твердому выводу, что мельчайшие частицы железа в лунном грунте образовались на поверхности железо-содержащих оксидных и силикатных минералов  под влиянием длительного облучения Луны, лишенной атмосферы, солнечным «ветром», т.е. потоком протонов Н+. Именно они явились факторами восстановления железа до элементарного состояния. Стабилизация частиц железа и их уникальная сопротивляемость окислению на воздухе обязана не только прочному взаимодействию этих частиц с подложкой, но и радикальному изменению свойств такого лунного железа по сравнению с обычным земным железом, со своими хорошо известными качествами – электропроводностью, ферромагнетизмом и др. Лунное железо в мельчайших частицах на поверхности силикатных и оксидных минералов оказалось, как выяснилось в результате дальнейших исследований методами электронного парамагнитного резонанса и с помощью эффекта Мессбауэра, парамагнитным (суперпарамагнитным), т.е. без магнитных взаимодействий между отдельными атомами железа, и каждая частица представляла собой по сути крупную молекулу, а не «кусочек» массивного кристалла железа. Таким образом, по существу это было одним из первых по времени открытий так называемого наносостояния вещества, которое сейчас привлекает к себе пристальное внимание как со стороны чистой науки, так и особенно в области современных высоких технологий.  
            В 1973 г. акад. А.П. Виноградов докладывал на заседании Президиума  АН СССР  результаты изучения лунного грунта. В.С. Урусов был приглашен на это заседание и с интересом следил за реакцией  членов Президиума и других участников собрания на информацию А.П..
            Президент Академии акад. М.В. Келдыш довольно рассеянно слушал сообщение до того момента, когда А.П. Виноградов рассказал об  обнаруженном  неокисляемом железе. Вот тогда-то Мстислав Всеволодович необычайно оживился и перебил Виноградова словами: «Александр Павлович, что вы нам рассказываете обо всяких пироксенах-плагиоклазах! Ведь если подтвердится, что можно создать устойчивую на воздухе форму железа, это многократно окупит все наши затраты на  Космос!»
            К сожалению, практическая ценность раскрытого позже секрета открытия  этого нового эффекта до сих пор остается под вопросом из-за огромных технологических трудностей воспроизведения «лунного процесса» в земных условиях, однако надо напомнить, что бурное развитие науки о наноматериалах и нанотехнологиях во всем мире начинается только сейчас – в первые годы 21 столетия.

Комментариев нет:

Отправить комментарий