АлмАЗот

АлмАЗот

Не подумайте, пожалуйста, что в заглавии опечатка. Эти два слова, алмаз и азот, действительно сплелись сейчас очень тесно. Постороннему человеку даже может показаться, что самого углерода в алмазе настолько мало, что и говорить о нем не стоит. Об азоте же твердят постоянно.

Впервые эти два слова поставили рядом в 1959 г. Кайзер и Бонд. Они доказали, что с содержанием примесного азота связано широко известное деление природных алмазов на типы I и II. В начале 1960-х годов из множества экспериментальных фактов, полученных самыми разными методами (здесь и целый набор оптических методов, электронный парамагнитный резонанс, рентгеновские методы, электронная микроскопия и многие другие), выкристаллизовалась стройная концепция одного вида азотных центров так называемой пластинчатой формы, определяющих большую совокупность свойств природного алмаза. Именно она вошла как твердо установленный экспериментальный факт в сотни публикаций по алмазам и различным разделам физики твердого тела. Ею стали оперировать физики-теоретики, вводя в расчеты различных свойств, геологи, строя на ней генетические представления, ее стали усиленно приспосабливать к прикладным задачам. Имелись, конечно, определенные несоответствия, даже сомнения, но, как всегда бывает с очевидной концепцией, их старались разрешить в рамках общепринятого. Не беда, что модель приходилось усложнять, ведь сама концепция торжествовала.

Что же смогла сказать по этому поводу структурная химия? Группа сотрудников отдела структурной химии Института неорганической химии СО АН СССР создала оригинальную концепцию сосуществования нескольких типов азотных центров в природных кристаллах, И доказала, что с каждым из этих центров связан свой, строго определенный круг свойств. Приступив к проблеме азота в 1963 г. и объединив специалистов разного профиля, группа довольно быстро смогла сделать то, что в других лабораториях сумели воспроизвести лишь через десять лет, да и то лишь частично. Ей удалось освоить методику количественного сопоставления самых разных свойств, например интенсивности полос поглощения в инфракрасной области спектра и интенсивности диффузного рассеяния рентгеновских лучей, оптических спектров и спектров электронного парамагнитного резонанса и так далее. И стройная концепция утверждающая гегемонию пластинчатого азота, вдруг рассыпалась как карточный домик. "Все устроено иначе",- заявил в 1965 г. журнал "Структурная химия". Но как именно?

Эксперименты, эксперименты, бесконечные эксперименты. Сотни кристаллов, даже тысячи. Больше десятка методов. И вот в 1971 г. на отчетной конференции ИНХ, посвященной ленинским дням, демонстрируется таблица, в которой даны структуры уже более десяти азотных центров различного строения. В дальнейшем у этой таблицы обнаружилось незаурядное достоинство - высокая жизнеспособность. За десять последующих лет (да и позже) в ней почти ничего не пришлось менять, в основном заполнялись пустые клетки. А ведь она находилась под мощнейшим обстрелом экспериментальных данных, как своих, так и чужих. Оказалось, что приведенные в таблице структуры уже включают в себя вновь обнаруживаемые элементы симметрии, умеют предсказывать способность к травлению, электронно-микроскопические, люминесцентные, рентгеновские свойства и многое другое.

А как же адепты старой доброй концепции? Здесь любопытная история,- включающая самые разные этапы, например блаженного неведения (1965-1968 гг.), удивления (1969-1970 гг.), острой критики (1971 г.), полнейшей растерянности (1972-1975 гг.)... Появились обзоры, появились последователи. Одни, приняв новую концепцию, наперебой бросились предсказывать азотную природу все новых и новых эффектов. Ломка устойчивых представлений задела и алюминий, тут же изгнанный (после восьмилетней гегемонии) из претендентов на роль акцептора в полупроводниковых алмазах типа IIв; вакантное место перешло к бору. Другие, более осторожные, заняли выжидательную позицию: осмотрим, как пойдет дело дальше. Слишком уж привычной казалась концепция одной формы. Третьи, изрядно пожурив неоргаников за самоуверенность в модельном вопросе и объявив его открытым, начали вдруг "выпускать на рынок" те же структурные модели...

А что же сам азот в алмазах? А он только посмеивается над суетой человеческой, над всей этой борьбой мнений, болезненными амбициями, спорами. Но когда за него берутся, он не молчит. В каждом эксперименте, будь то активационный анализ или электронный парамагнитный резонанс, катодолюминесценция или электронная микроскопия, он заявляет во весь голос: A3 ЕСМЬ. Я все помню, утверждает он, я в мельчайших подробностях сохранил всю информацию об условиях роста природных алмазов, прочтите ее - в этом мой смысл. Аз есмь, говорит он, и я влияю на многое, только не думайте, пожалуйста, что я слишком прост. Я умею быть пятивалентным и трехвалентным, я умею удерживать возле себя вакансии, да мало ли что еще. Единственное, чего я не умею, так это занимать высокосимметричное межузельное положение. Это вовсе не я межузельный, а вакансия, захватившая электрон, имеет тетраэдрическую симметрию, я ей только помогаю. Верьте мне, спрашивайте меня - и я открою вам сокровенную тайну природы, я расскажу, как выросли те прозрачные куски углерода, которые вы храните за десятью замками и которые как величайшую реликвию человеческий род проносит через тысячелетия своей истории.

A3 есмь АЗот в алмАЗе!

Рис. 1. Так выглядит фрагмент таблицы, выставленной в 1978 г. в докладе автора на съезде Международной минералогической ассоциации, проходившем в Новосибирске - по месту жительства ее президента академика B.C. Соболева. Приведенные здесь центры считаются основными азотными центрами в природном алмазе, поскольку их можно найти почти в каждом кристалле, и содержание их может быть довольно высоким. По новым данным, иногда даже вдвое выше, чем в таблице (помечено звездочкой)