В Крыму выращивают уникальные кристаллы,  которых нет нигде в мире
В Крыму выращивают уникальные кристаллы, которых нет нигде в мире
16 августа 2018 - 15:32
В Крыму выращивают уникальные кристаллы, которых нет нигде в мире 16 августа 2018 - 15:32

 

Учёные ФТИ КФУ имени В. И. Вернадского выращивают прозрачные магниты, которых нет нигде в мире. Их необычные свойства сегодня изучают в ведущих мировых и российских научных центрах. Чем так уникальны «крымские камешки», рассказывает профессор Марк Стругацкий.

Наукоёмкий материал

– Действительно, одно из основных научных направлений, развиваемых на кафедре теоретической физики и физики твердого тела ФТИ, – синтез магнитных кристаллов, экспериментальное и теоретическое исследование различных эффектов в них. И здесь в первую очередь следует отметить борат железа – прозрачный магнит. Это очень «наукоёмкий» материал, позволивший открыть множество эффектов фундаментальной науки. В этом отношении с ним мало какой материал может сравниться. Он создан искусственно, в природе такого не существует. И в области выращивания таких кристаллов, внешне напоминающих бутылочное стекло, но, обладающих магнитными свойствами, мы занимаем лидирующие позиции в мире, – рассказывает учёный. – Возглавляет работы по синтезу заведующий лабораторией роста кристаллов ФТИ КФУ, старший преподаватель кафедры С. В. Ягупов. Мы разработали технологию их синтеза, запатентовали её, и просто так произвести прозрачные магниты кому-то другому очень сложно. Кристаллы бората железа обладают уникальным набором свойств – магнитооптических, магнитоакустических, резонансных и других, что делает их незаменимыми в научных исследованиях и высокотехнологичных приложениях.

–Например?

– Мы на протяжении многих лет очень тесно сотрудничаем с кафедрой магнетизма МГУ имени
М. В. Ломоносова. Совместно открыли и исследовали новое явление – поверхностный магнетизм, который позволяет рассматривать наш кристалл как элемент магнитной памяти. С группой из Института физических проблем РАН исследуем магнитный резонанс в кристалле. У нас совместный грант РФФИ. По сходной тематике мы работаем с университетом Бордо (Франция). Аспирант нашей кафедры, а ныне ассистент К. А. Селезнёва одновременно обучалась в аспирантуре в университете Бордо, защитила там диссертацию, ей присудили европейскую докторскую степень PhD, которая эквивалентна нашей кандидатской. И теперь К. А. Селезнёва продолжает активно заниматься наукой в содружестве с коллегами из университета Бордо и российских научных центров, таких, как Институт физических проблем РАН, Институт кристаллографии РАН. Мы очень тесно сотрудничаем с университетом Radbourd, который находится в Нидерландах в городе Неймеген. Здесь наш кристалл подвергается облучению сверхкороткими лазерными импульсами длительностью в несколько фемтосекунд (10-15 с!). Эти импульсы вызывают так называемые собственные возбуждения, которые и представляют главный наш интерес. В частности, мы изучаем связь магнитных и упругих колебаний. Недавно вместе с голландскими коллегами опубликовали работу в высокорейтинговом международном профильном журнале. Наше сотрудничество продолжается.

Границ нет

– То есть европейские учёные сотрудничают с вами вопреки санкциям?

– А для науки границ нет. И в области исследования мы сотрудничаем с очень большим числом коллег – как российских, так и зарубежных.

– В лаборатории вашей кафедры выращиваете только кристаллы бората железа?

– Не только. К примеру, выращиваем корунд, другое название которого – лейкосапфир. Это очень твёрдый конструкционный материал, трудно поддающийся обработке. Из этого материала изготавливаются функциональные узлы, не боящиеся механической нагрузки, работающие в условиях высоких температур и химически агрессивных сред.

– А каковы возможности экспериментальных исследований кристаллов непосредственно у вас на кафедре?

– Самый прямой, не утративший за 100 лет свою ценность метод их исследования, – рентгеновский. Для этого есть современная, оснащённая за счёт средств программы развития рентгеновская лаборатория, которой заведует И. А. Наухацкий, а научным руководителем является доцент Е. М. Максимова. Здесь исследуются кристаллическая структура и элементный состав различных материалов, таких, как синтезированные нами и не только нами кристаллы, природные минералы, метеориты, археологические артефакты и многое другое. Сейчас, в частности, наши рентгенщики участвуют в гранте РНФ, посвящённом исследованию древних монет. Предполагается, что рентгеновские методы помогут определить технологию и временной период их производства. У нас есть лаборатория радиоспектроскопии, где кристаллы изучаются методами ядерного магнитного резонанса. ЯМР-исследования осуществляют профессор А. В. Яценко и доцент А. В. Сапига. Это мощное направление научных исследований, которое находит широчайшее применение в практике. Например, в медицине. Всем известная МРТ – это ядерный магнитный резонанс на ядрах атомов водорода – протонах, входящих в состав тканей человеческого организма. Кстати, о кристаллах и медицине. Кристаллы растут не только в земле и в печах исследователей. Как это ни удивительно, человеческий организм тоже представляет собой «печь» для синтеза кристаллов.

– Каких?

– Кости, челюсти, зубы – всё это соединения, содержащие кристаллическую компоненту, которая называется гидроксиапатитом. И наши сотрудники Е. М. Максимова и И. А. Наухацкий вместе с коллегами из Медакадемии КФУ занимаются детальными рентгеновскими исследованиями таких кристаллов, проводят медицинские эксперименты.

– А в стоматологии эти исследования находят применение?

– Из выращенных кристаллов корунда мы научились делать зубные импланты. Они не отторгаются тканями организма и нетоксичны, как те, что применяются сегодня в стоматологии. Говорят, если у человека есть титановые импланты, то следы этого металла находят даже в его пятках. А корунд не растворяется, идеально биологически совместим с человеческим организмом – хорошо сращивается с тканями и абсолютно нетоксичен.