Как вырастить кристалл

10 ноября 2023 г. в 08:00

Главный редактор: Виталий Здебский

Все девочки любят красивые кристаллы, - в шутку объясняет выбор своей профессии сотрудник Института геологии и минералогии СО РАН, экскурсовод музея Эволюции Земли Новосибирского госуниверситета, инженер - исследователь Элона Хан.

Правда, выращивает она не алмазы, рубины и сапфиры, а более востребованные в технологических областях кристаллы – бораты, соли ортоборной кислоты на основе различных металлов – железа, лития. Кристаллы многих боратов обладают уникальными физическими характеристиками - нелинейно-оптическими, пьезоэлектрическими, люминисцентными и магнитоэлектрическими.

Любые медицинские и промышленные лазеры содержат внутри своих механизмов примерно такой кристалл. Каждый лазер имеет свою длину волны и свою частоту колебаний, которые требуются для определенных материалов: одни для медицинских операций и манипуляций, другие для резки по металлу, третьи для литографии. Но даже какой-то один конкретный лазер иногда нужно использовать на разных длинах волн, и если бы не кристаллы, которые позволяют это делать, требовались бы каждый раз новые источники лазерного излучения.

Для наиболее универсальной – раствор-расплавной кристаллизации всегда используется два компонента – соль бора и растворитель. Их доводят до плавления в платиновом стаканчике – тигеле, доводя температуру в диапазоне от пятисот до полутора тысячи градусов Цельсия, а затем постепенно остужают, и во время остывания кристаллы начинают осаждаться на платиновой проволоке.

На первый взгляд технология выращивания кристаллов кажется отработанной, но качество и свойства кристалла сильно зависят от состава растворителя. Нет никакого универсального рецепта, как добиться таких-то качеств – подбор абсолютно индивидуален и зависит от множества факторов. Эти исследования выходят далеко за область производства кристаллов для промышленности, в область новых изобретений и открытий. Химия минералов немного похожа на поэзию – не существует методики написания талантливых стихов и романов. Выращивание кристаллов – творческая наука, многое в ней познается только на практике.

Проект «3.14 Будущее наступило» создан при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.

СЛУШАТЬ ПОДКАСТ