ДЕЛО — ГЛАВНОЕ

К 250-летию МГУ им. М.В.Ломоносова.

Ю. Веснин, к.х.н., ведущий научный сотрудник ИНХ СО РАН

Почти полвека мы, выпускники химфака МГУ 1958 года, живем и работаем на сибирской земле, куда нас позвал М. А. Лаврентьев.

Что было главным для нас и тогда, и сейчас? Конечно, наше дело, наша наука. За эти годы приходилось проводить тысячи различных химических синтезов, заниматься разными темами — оптика, рентген, изоморфизм, сверхпроводимость.

Об одной теме стоит сказать особо, т.к. она имеет непреходящий интерес.

В 1969 г. удалось сформулировать гипотезу о существовании элементарной единицы кристаллического вещества — «кванта кристалла». В 1970 году эта работа была опубликована. В 1994 году на ее основе построена последовательная теория вторичной структуры кристаллов (ВСК). С 1994 г. разработаны различные приложения в химии, физике, механике твердого тела. Было показано, что теория ВСК вполне адекватно отражает реальные процессы в твердом теле — качественно и количественно. Например, известно, что свойства кристаллических частиц размером ~10^-6 см и менее (наночастицы) существенно отличаются от свойств массивных кристаллов. Материалы, содержащие достаточное количество таких частиц, имеют необычные и важные для практики свойства. Поэтому во всех развитых странах созданы национальные программы по науке и технологии наночастиц. Однако здесь сложилась необычная ситуация. Существующие теории конденсированного состояния вещества не могут объяснить, почему свойства наночастиц отличаются от свойств массивного вещества. Промышленность во всем мире выпускает наночастицы и материалы на их основе во все возрастающих масштабах (тысячи тонн в год), а нанонаука все еще гадает, почему такое различие свойств. Теория ВСК объясняет это явление на основе понятия «Элементарная единица кристалла». Эта единица («минимальный кристалл — мик») является аналогом молекулы, т.е. гигантской молекулой твердого тела размером около 300 ангстрем. Частица меньшего размера является «субкристаллом» — аналогом молекулы-радикала. Как и любой радикал, субкристалл обладает повышенным энергосодержанием и реакционной способностью. Становятся понятными многие свойства наночастиц. Например, идет дискуссия, какова верхняя граница размеров наночастиц. Теория ВСК дает ясный ответ: 300+100 ангстрем.

Другой пример. В механике твердого тела одно из основных понятий — дислокация. Существующая теория рассматривает ее как дефект атомной структуры кристалла. Теория дислокаций развивается уже свыше 50 лет — тысячи статей, десятки учебников и т.п. В настоящее время эта теория, по-видимому, не способна правильно объяснить и предсказать многие факты. Теория ВСК рассматривает дислокацию как дефект вторичной структуры кристаллов — одно из проявлений граничных промежутков между элементарными единицами кристалла. Для объяснения пластической деформации существующая теория вводит искусственные понятия — краевая, винтовая дислокации, вектор Бюргерса и т.п. Согласно теории ВСК, пластическая деформация — просто взаимное смещение по границам миков. Получают естественное объяснение «трудные вопросы» существующей теории: сохранение кристаллической структуры при деформации, низкие значения пределов текучести кристаллов и т.д. Становятся ненужными многочисленные искусственные понятия существующей теории дислокаций.

Аналогичные примеры есть и в других разделах — изоморфизм, катализ, электронный транспорт. В настоящее время оформилось новое научное направление: «Вторичная структура кристаллов — теория и ее приложения в химии, физике, механике твердого тела». Оно представлено многочисленными публикациями: тезисы (около 40 конференций, из них около 20 международных), статьи, монография «Вторичная структура и свойства кристаллов». Если развитие направления оправдает возлагаемые надежды, это будет достойным вкладом в дело, начатое М. В. Ломоносовым, и продолженное на сибирской земле М. А. Лаврентьевым.

стр. 12