Кристаллы стратегического назначения и огромных размеров выращивают в лаборатории при ТвГУ / фоторепортаж

19.11.2013 11:41:00

Уникальные кристаллы парателлурита, выращенные в Тверском государственном университете, были впервые использованы в астрофизике как фильтры.

Текст и фото - Анастасия Чистякова

Уникальные кристаллы парателлурита, по размерам одни из самых крупных в мире, выращивают в Тверском государственном университете.

История «выведения» кристаллов в ТвГУ, как рассказывает доцент кафедры прикладной физики, кандидат физико-математических наук Александр Колесников, насчитывает около 40 лет. В свое время производство здесь наладил заслуженный деятель науки РФ, почетный гражданин города Твери, профессор Юрий Смирнов.

Выращенные в университете кристаллы имеют как научное, так и технологическое значение и используются в современных областях приборостроения (к примеру, в оптоэлектронике), в астрофизике, а также в оборонном комплексе страны, для создания лазерной рекламы и во многих других отраслях.

Подобные кристаллы выращиваются не только в Твери, лаборатории есть на Украине, во Франции, Венгрии, США и Китае (кстати, именно это страна лидирует по количеству выращенных кристаллов, но отнюдь не по качеству).

Так выглядит только что выращенный кристалл парателлурита

Прозрачные тяжелые кристаллы парателлурита не имеют ювелирной ценности из-за своей мягкости (минералы быстро теряют свою прозрачную полированную поверхность). Но, как пояснил Александр Колесников, они обладают рядом уникальных физических свойств, и на земле им нет аналога.

Речь идет об акустооптических свойствах, которые позволяют управлять светом. Благодаря этим свойствам кристаллы используются в специальных акустооптических устройствах - дефлекторах. Они применяются в военной технике - для «подсвечивания» идущих на цель снарядов или ракет невидимым лазерным лучом инфракрасного диапазона и управления ими.

Кристаллы парателлурита также используются как фильтры излучения. В настоящее время с их помощью можно из белого цвета и из любого изображения выбрать, поставив определенную частоту ультразвука, очень узкий диапазон света. Таким образом возможно быстро менять до тысячи цветов и просматривать изображения чего-либо – объектов из космоса (звезд, солнца и других), исследовать изменения в составе планет и многое другое. Именно тверские кристаллы были впервые использованы в астрофизике как фильтры.

Кроме того, кристаллы парателлурита находят применение в пищевой, легкой и даже в ликероводочной промышленности. К примеру, с помощью кристаллов можно контролировать концентрацию алкоголя. Обычно это делается прямо на заводах.

Также с помощью парателлурита можно анализировать состояние полей, лесов, всходов из космоса. Каждый злак имеет свой определенный цвет, соответствующий времени года: по исследованию цвета злаков можно сделать выводы относительно урожайности на очень больших площадях.

Александр Колесников отмечает, что другие кристаллы тоже обладают свойством отклонять свет, но именно эти минералы уникальны тем, что позволяют при использовании небольшой мощности, буквально в несколько ватт, управлять светом какой угодно интенсивности. В недалеком будущем, по словам Александра Колесникова, с помощью подобных кристаллов станет возможно пробивать толстые стены, создавать термоядерную реакцию без применения атомных взрывов и получать уникальную информацию из космоса.

Растут кристаллы парателлурита очень медленно. Чтобы получить один кристалл диаметром около 7 см, нужно около 8-9 суток непрерывного производства. При этом рядом постоянно должен находиться специалист, поэтому дежурят работники ТвГУ и по ночам. Температура плавления кристалла составляет 733 градуса, расплав имеет вишнево-красный цвет. Скорость «вытягивания» кристалла - меньше миллиметра в час. После выращивания он долго охлаждается, а потом его помещают в другую печку, где снова поднимают температуру выше 700 градусов и снимают в нем механические напряжения (если этого не сделать, новый кристалл может растрескаться). Чем больше кристалл, тем больше его ценность. В работе лаборатории используется дорогостоящее оборудование, некоторые приборы в своем роде уникальны и на территории Тверской области есть только в ТвГУ.

В производстве кристаллов парателлурита, помимо сотрудников кафедры, принимают активное участие и студенты. Всего здесь трудятся порядка 8-9 специалистов и 3-4 учащихся. Производство расширяется, поэтому, возможно, количество работников будет увеличиваться. В планах сотрудников лаборатории - наладить производство еще одного ценного кристалла – ниобата лития, который в настоящее время производится только в Китае, Японии и США.