От алмаза до бриллианта

И алмаз в этом отношении не явился исключением. Как только опытами А. Лавуазье, С. Теннанта, X. Деви было установлено, что алмаз и графит химически суть одно и то же, а именно элемент углерод, и что алмаз переходит в графит при нагревании до 1500 °C без доступа воздуха, сразу же возникла мысль о возможности осуществления и обратного перехода, т. е. о получении искусственного алмаза из графита или какого-либо другого углеродсодержащего соединения. И начались опыты.

Дело казалось простым, ясным и беспроигрышным. Надо, представлялось широкому кругу лиц, только поместить углеродсодержащее вещество в какую-то герметическую емкость (лучше всего запаянные металлические цилиндры или трубы), затем нагреть ее как можно больше и резко охладить. Остается вскрыть емкость и извлечь оттуда образовавшиеся алмазы. Провести такой опыт может практически каждый. И неудивительно, что в экспериментаторов нередко превращались клерки и врачи, аптекари и коммерсанты — многие жаждали превратить такой дешевый материал, как уголь, в драгоценные бриллианты.

Аналогичные опыты в тех или иных вариантах проводили и настоящие ученые: французы Каньяр-Латур, А. Муассан, Ганкаль, чехи Фридлендер и Хасслингер, немцы Вольф и Баумень, англичанин Ченнел, русские исследователи В. Н. Каразин и К. Д. Хрущев.

Постепенно сложилось мнение, что в синтезе алмазов давление играет по крайней мере не меньшую роль, чем температура. Собственно говоря, эта мысль подспудно присутствовала и в более ранних опытах, так как при резком охлаждении расплавленного материала должны развиваться высокие давления.

Аналогичным образом рассуждал английский минералог Б. Хенней: алмаз образуется из углерод содержащих веществ в результате воздействия высоких температур и давлений; при этом углерод сначала растворяется в расплавленном металле, а затем в результате резкого охлаждения и возникающих при этом гигантских давлений кристаллизуется в виде алмаза.

В период с 1878 по 1880 г. Б. Хенней поставил ряд опытов. В толстостенную железную трубу, стянутую для прочности стальными кольцами, помещалась смесь из 90 частей парафина, 10 частей костного масла и 4 частей металлического лития. Ханней полагал, что при высоких температурах парафин и костное масло будут разлагаться с выделением свободного углерода, а последний будет тут же поглощаться расплавленным литием.

Заваренную трубу, набитую на 3/4 упомянутой смесью, Хенней поместил в печь и нагрел до темно-красного каления (характерно, что такую процедуру до конца выдержали только три трубы из 80), а затем резко охладил в баке, наполненном раскрошенным льдом. Одна из остывших труб была распилена, из нее извлекли черный спекшийся брикет. После необходимых аналитических процедур в данном брикете обнаружили 11 блестящих кристалликов, которые прекрасно резали стекло и не растворялись ни в каких кислотах.

Однако результаты Хеннея не вызвали особого интереса — слишком много в то время ходило сенсационных слухов о синтезе алмазов. После смерти исследователя его камни были переданы в Британский музей и помещены в застекленную витрину с этикеткой «Искусственные алмазы Хеннея».

Прошло свыше 60 лет, и вот в 1943 г. английские ученые Ф. Баннистер и К. Лонсдейл заинтересовались таинственными кристаллами Б. Хеннея. Проведенное этими учеными рентгенографическое изучение камней показало, что все они, без сомнения, являются алмазами. Так неужели же Хенней действительно впервые в истории получил искусственные алмазы? Баннистер и Лондсдейл решили повторить опыты Хеннея, пунктуально воспроизведя все их условия. Результаты были полностью отрицательными.

К. Лонсдейл, учитывая, что свойства алмазов, якобы полученных Хеннеем, существенно отличаются друг от друга, допускала, что эти камни на самом деле естественного происхождения, даже из различных природных источников (месторождений). Существует версия, будто бы помощник Хеннея, которому надоело возиться с опасными опытами, подложил в одну из труб кристаллики настоящих алмазов. Вообще же тайна «алмазов Хеннея», покоящихся на черном бархате в витрине одного из залов Британского музея, до сих пор не разгадана.

Постепенно для ученых становилось все яснее, что главным параметром, определяющим успех синтеза алмазов, является давление. Но как повысить его в ходе опытов? Один из возможных способов — взрыв. Так, еще в 1897 г. итальянец Майорана поместил в обычную «нагревательную» трубу заряд пороха, считая, что в результате взрыва разовьются давления, достаточные для образования алмазов. Но алмазы так и не получились.

Другой способ получения высокого давления — давить прессом. Англичанин Ч. Парсонс в своих опытах довел давление до 980 МПа, а американец У. Бриджмен — до 41,65 ГПа, но, несмотря на это, им так и не удалось искусственно получить алмаз. Однако теоретические и практические работы У. Бриджмена, лауреата Нобелевской премии, основоположника современной техники получения высоких давлений, подготовили будущий успех в осуществлении синтеза алмазов.