Рассказы о драгоценных камнях

Синтез алмаза. Неоднократно делались попытки синтезировать алмаз. В прошлом столетии знаменитый французский ученый А. Муассан насыщенное углеродом железо в дуговой печи разогревал до 3000° и быстро охлаждал его, опуская в воду. В результате этого внутри железной капли, по его мнению, должно было развиться очень высокое давление. Чтобы убедиться в присутствии алмаза в продуктах такой операции, он растворил железо в кислотах. В остатке сохранилось несколько мельчайших кристалликов, которые оставляли черту на рубине. Предполагалось, что это алмаз, но уверенности не было, и справедливо. Позднейшие опыты, проведенные по тому же «рецепту», показали, что при этом получается новое соединение — карбид кремния, совершенно не известное в то время, когда вел свой синтез Муассан. Это соединение позднее было названо муассанитом. Впоследствии этот минерал был найден во многих горных породах, особенно в тех, которые поднимаются с больших глубин. Было и еще одно следствие из этого опыта Муассана. Кристаллы карбида кремния действительно оказались тверже рубина, и хотя карбид кремния был мягче алмаза, но и это было прекрасно, так как из него, или, как его называют в технике, карборунда, сейчас изготовляют абразивные круги и шлифовальные порошки. Пытались получить алмаз и другие экспериментаторы, но все было неудачно.

Впрочем, не все. В 1943 г. английский физик К. Лонсдейл обнаружила в Британском музее мелкие кристаллики с надписью «искусственный алмаз», переданные в музей еще 63 года тому назад Дж. Хеннеем. Рентгеновское исследование показало, что это несомненный алмаз, определить который ранее не удавалось. Начались поиски материала о Хеннее и выяснилось, что это был упорный шотландец, которому пришло в голову синтезировать алмаз в металлических трубках. Для него были изготовлены толстостенные трубки из мягкого ковкого железа, которые он заполнил костяным маслом с примесью металлического лития. Ему удалось найти кузнеца, который сумел заклепать эти трубки. Всего было приготовлено 80 таких трубок.

Хенней сконструировал специальную печь для нагрева трубок, по в процессе нагрева трубка неизменно взрывалась и разрывала печь. Он восстанавливал печь и повторял нагрев с тем же результатом. Так взорвалось 77 трубок. Автор опытов страшно переживал неудачу и, как рассказывают, после каждого взрыва болел несколько дней. Три трубки, однако, сохранились. Когда их открыли, то нашли там черную массу с мелкими кристалликами, часть которых была отправлена в Британский музей. Их-то и определила много лет спустя К. Лонсдейл, Сам же Хенней скончался, так и не узнав о своем огромном успехе.

Причинами неудач синтеза были, с одной стороны, несовершенство техники, а с другой, что, пожалуй, главное, — незнание причин, почему в некоторых случаях углерод кристаллизуется в форме графита — самого мягкого минерала, а в других— дает твердейший алмаз. Выяснением последней причины занялся советский физик А. Н. Лейпунский, который с помощью термодинамики показал, что алмаз устойчив при температуре выше 1700–1800° и давлении 60 тыс. атм, однако указывал и на возможность использования железа в качестве катализатора, что, может быть, позволит снизить величину температуры и давления. Лабораторная техника того времени не позволяла получать таких высоких давлений, поэтому проверить выводы Лейпунского было невозможно.

В военное и послевоенное время работы по изучению синтеза алмаза продолжались главным образом в США. Особенное значение имели работы П. Бриджмена, который изобрел пресс, могущий создать в камере давление более 100 тыс. атм. Синтезом алмаза заинтересовались промышленные компании США и Швеции, и 15 февраля 1953 г. швед Э. Лундстрем на аппаратуре, близкой к аппаратуре Бриджмена, уверенно получил первый алмаз. Повторные опыты подтвердили правильность методики. Однако по совершенно не ясной причине, то ли из соображений секретности, то ли потому, что не придали значения своим результатам, шведы не опубликовали результатов своих опытов и не запатентовали разработанный процесс.

16 декабря 1954 г. американцу X. Т. Холлу также удалось синтезировать алмаз. Процесс был запатентован, и результаты опытов опубликованы; затем и шведы сообщили о своих работах. После этого к исследованиям по синтезу алмаза с новой энергией приступили во всех странах.

Советский синтетический алмаз был получен академиком Л. Ф. Верещагиным в Институте физики высоких давлений. Об этом его достижении сообщил в 1960 г. президент Академии наук М. В. Келдыш. К этому времени все уже было готово для получения алмаза в СССР в промышленных количествах.