Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

Торжественность момента омрачила прозаическая проблема – флорентийский образец хатыркита был исчерпан до конца, было еще много нерешенных вопросов, а вещества для изучения не осталось. Возникла необходимость пополнить его запасы, следовательно, направить экспедицию в район Корякского нагорья. Очевидно, что ученых уже ничто не могло остановить. В июле 2011 г. на Чукотку отправилась экспедиция, состоявшая из пяти американцев (включая самого Стейнхардта), одного итальянца и шести русских. Естественно, В. Дистлер и В. Крячко, увлеченные необычной задачей, тоже вошли в состав экспедиции. В роли проводников были жители Чукотки. Участники экспедиции сумели найти то место, где В. Крячко в 1979 г. нашел минерал, и занялись раскопками. Они перелопатили около 1,5 т глины, большую часть выкапывали маленькими лопаточками, а кое-где и руками. Затем извлеченную породу необходимо было отмыть от глины в поисках интересных образцов, это делали в таких лотках, которые используют золотодобытчики. Примечательно, что эту работу вместе со всеми выполнял и авторитетный астрофизик-теоретик: желая узнать истину, ученый ни перед чем не остановится.

Исследования полученных образцов показали, что в них содержится искомый минерал, который участники экспедиции назвали икосаэдритом (кстати, Шехтман тоже обнаружил в структуре шехтманита икосаэдр). Тот факт, что авторы лично откопали все образцы, добавил убедительности исследованиям в глазах научного сообщества. Итак, предположение Стейнхардта, что квазикристаллы могут возникать в результате самопроизвольных природных процессов, подтвердилось.

Стейнхардт полагает, что квазикристаллический минерал икосаэдрит возник на заре существования Солнечной системы несколько миллиардов лет назад при столкновении метеоритов. Затем такой метеорит упал в бассейн реки Хатырки относительно недавно, приблизительно 10 000 лет назад, во время последнего ледникового периода – как раз тогда, когда по этому ручью спускались вниз с ледяными массами глинистые породы.

Согласитесь, что все рассказанное представляет собой сюжет приключенческого научно-популярного фильма.

Вернемся к синтетическим квазикристаллам. В настоящее время при лабораторных синтезах не придерживаются каких-либо точно установленных рекомендаций, чаще синтетики полагаются на интуицию. Сейчас такие соединения уже не редкость, получены сотни различных сплавов подобного типа.

Квазикристаллы указали новые направления исследований химикам, физикам, кристаллографам и материаловедам. Установлено, что они тверже обычных кристаллов, у них необычные оптические свойства, низкая теплопроводность, их электрическое сопротивление с ростом температуры падает, в то время как у обычных металлов растет. Квазикристаллы уже используют в авиационной и автомобильной промышленности в виде легирующих добавок. Низкое поверхностное трение некоторых квазикристаллических сплавов позволило найти им применение в быту. Появились фирмы, рекламирующие кухонную посуду с квазикристаллическим покрытием, которое обладает почти такими же антипригарными свойствами, как тефлон.

Квазикристаллы заставили ученых задуматься о некоторых проблемах более общего характера. Многоугольные конструкции с нечетным количеством углов, так удивившие кристаллографов, встречаются довольно часто в живом мире. Например, у планктонных организмов, разных иглокожих (морские звезды, морские ежи), у цветков многих плодовых деревьев и кустарников (яблони, груши, вишня, малина, рябина, калина), а также у некоторых полевых цветов (колокольчик, незабудка) (рис. 5.79).

Все это приводит к мысли, что, возможно, квазикристаллы представляют собой переходную форму от застывшего неорганического мира к живым структурам.

Открытие квазикристаллов показало ученым, насколько неожиданные результаты можно получить там, где, казалось бы, все изучено. Израильский ученый профессор Шолом Бен-Авраам сказал: «До этого открытия мы думали, что кристаллические структуры представляют собой полностью изученную область, но сегодня мы понимаем, что лишь едва «поцарапали поверхность» крупной проблемы».

Кратко о самом лауреате

Дан Шехтман родился в 1941 г. в Тель-Авиве, Израиль. По его мнению, он унаследовал трудолюбие своих предков, которые прибыли из России со второй волной еврейской эмиграции в Палестину (1904–1914). Увлеченность наукой пришла к юному Дану из книг Жюля Верна. По его воспоминаниям, книгу «Таинственный остров» он прочитал не менее 25 раз. Из этого постепенно родилась увлеченность механикой, физикой, инженерными науками.

В 1966 г., обучаясь в Израильском технологическом институте в г. Хайфе, Дан Шехтман получил степень бакалавра, в 1968 г. – степень магистра, в 1972 г. – докторскую степень.

С 1975 г. он работает в Израильском технологическом институте в отделе инженерных материалов, в период 1981–1983 гг. изучал быстро затвердевающие алюминиевые сплавы, содержащие переходные металлы. Именно в это время он получил дифрактограмму с десятью светлыми точками, ставшую теперь знаменитой.