ЗДЕСЬ ВЫРАЩИВАЮТ КРИСТАЛЛЫ
Так сложилось, что Филиал Института минералогии и петрографии
СО РАН расположился в некотором отдалении от места основной
«дислокации» большинства институтов ННЦ и редакции нашего
еженедельника. А сибирская зима плюс набившие оскомину
транспортные проблемы тоже вносят свои неприятные коррективы в
свободу передвижений. Словом, вышеназванная организация — не
частый гость на страницах нашей газеты. И все же недавно
корреспондентам «НВС» удалось здесь побывать и хотя бы отчасти
попытаться заполнить этот досадный пробел.
О текущих делах Филиала рассказывает его директор,
член-корреспондент РАН Владислав ШАЦКИЙ.
— Наше нынешнее наименование мы получили примерно год назад,
раньше мы звались КТИ монокристаллов. Тогда была проведена
реорганизация, связанная с тем, что часть подразделений,
занимавшихся монокристаллами находилась в Институте минералогии,
а часть — здесь. И было признано целесообразным объединить
усилия, тем более, что некоторые лаборатории занимались в той или
иной мере близкой тематикой.
Если раньше наибольшую известность имели кристаллы драгоценных
камней, которыми в основном и занимался КТИ монокристаллов, то в
настоящее время наш профиль несколько изменился. Вообще, следует
отметить, что рынок драгоценных камней не очень велик, но очень
капризен. И в настоящее время основное внимание, в том числе и у
нас, уделяется выращиванию так называемых нелинейных кристаллов и
кристаллов-диэлектриков. Как вы, вероятно слышали, наше
Правительство определило шесть основных направлений, от которых
может быть получена достаточно быстрая отдача. Так вот, одна из
этих программ — создание кристаллов-диэлектриков.
— Что это за кристаллы?
— Это как раз те самые нелинейные кристаллы, которые
используются в лазерных системах. Причем каждый такой кристалл
может работать в своем диапазоне — начиная от ультрафиолета и
кончая инфракрасной областью спектра. Для различных устройств и
приборов нужны определенные длины волн. Например, лазеры
зондирующие состав атмосферы, должны иметь определенную длину
волны в своем диапазоне, для обнаружения тех или иных примесей в
атмосфере. Поэтому кристаллы, что выращиваются у нас, охватывают
все диапазоны. Впрочем, относительно применения наших кристаллов,
думаю, подробнее могут рассказать потребители нашей
продукции — физики-лазерщики.
Что же касается проблем с выращиванием — здесь отнюдь не
достаточно просто вырастить кристалл. Существует такое понятие,
как качество кристалла, иначе говоря, плотность дислокации в
кристалле дефектов. Так вот, вырастить кристалл с низким
содержанием дефектов на несколько порядков сложнее, чем вырастить
просто кристалл. Кстати, требования к качеству ювелирных
кристаллов, сравнительно невысоки. Здесь достаточно того, чтобы
дефекты были просто незаметны глазу. Основная же задача тех
подразделений, что занимаются нелинейными кристаллами, как раз и
заключается в минимизации дефектов.
На сегодня здесь намечается несколько задач. И первая — это
поиск новых соединений, перспективных для использования в
лазерных системах. То есть, синтезируется некое соединение,
исследуются его физические свойства, и на основании этого
составляется заключение — имеет ли смысл далее заниматься данным
кристаллом. И напротив, если мы видим, что это соединение имеет
перспективы, начинается сам процесс выращивания кристалла.
 |
| Младший научный сотрудник Павел Криницын |
— Если можно, немного подробнее о самом процессе выращивания.
— Существует определенный набор методов выращивания. В целом, на
сегодня есть два основных метода — выращивание кристалла из
расплава и из раствора. Выращивание из расплава подразумевает,
что состав расплава и кристалла идентичен. Относительно
выращивания из раствора — существуют низкотемпературные,
среднетемпературные и высокотемпературные растворы. Под
низкотемпературными обычно подразумеваются водные растворы, где
температура не превышает 100 градусов Цельсия. Хотя существуют и
гипертермальные растворы, в которых значительную часть составляет
вода, но их температура может превышать 600 градусов.
— Это, вероятно, возможно лишь под давлением?
— Естественно. Кстати, из подобного раствора как раз
выращиваются кристаллы изумруда — те самые, что вы видите на
моем столе… Из технических кристаллов так, к примеру,
выращивается кварц. И, наконец, высокотемпературные растворы,
или, так называемые растворы в расплаве — это растворы солей,
где растворены нужные нам компоненты. Но состав кристалла,
который здесь растет, не соответствует составу этой среды. То
есть помимо компонентов самого кристалла, в среде присутствуют и
другие компоненты, которые понижают температуру плавления этого
вещества. Подавляющая часть кристаллов на сегодня выращивается
именно из растворов в расплаве. Это касается и тех нелинейных
кристаллов, которые выращиваются у нас.
Хватает у нас конечно и проблем. Мы ведем исследования по разным
направлениям. В частности, исследуем строение самой среды
кристаллизации, потому что в этих высокотемпературных растворах
наблюдается процесс полимеризации. А этим процессом тоже
необходимо управлять, поскольку степень полимеризации во многом
определяет — как будет расти сам кристалл. В общем, кухня у нас
тут достаточно сложная…
 |
| Научный сотрудник Аваг Хамаян |
— Есть ли у вас какие-то совместные проекты с другими
институтами?
— Конечно. Например, у нас есть программа работ совместная с
некоторыми подразделениями иркутского Института геохимии.
Программа называется «Научно-методическое и
приборно-аналитическое обеспечение мониторинга окружающей среды
для экологических и специальных задач». Конкретно наш
проект — «Разработка физико-химических основ новых лазерных монокристаллов
с заданными свойствами, как систем для дистанционного
мониторинга».
— Традиционно непростой вопрос — о финансах.
— Безусловно, денег на исследования, особенно связанные с
экспериментами, всегда недостаточно. И поэтому мы заключаем
договора и продаем так называемую попутно-получаемую продукцию,
что дает нам возможность разворачивать дальше собственные
исследования. Кроме того, мы сейчас пытаемся создать такую новую
форму, как хозрасчетная лаборатория. К примеру, если в рамках
этой лаборатории некий кристалл был доведен до той стадии, что
его можно выдавать на поток, или, по крайней мере, уже выпускать
малыми сериями…
— Своего рода, выпуск продукции «под ключ»?
— Нечто вроде этого. С моей точки зрения, это лучше делать не
внутри лаборатории, которая призвана заниматься научными
исследованиями. Такой кристалл имеет смысл создавать в
специализированном подразделении, которое больше сосредоточено на
технологиях — чтобы лаборатория не «раздваивалась», и одно не
мешало другому.
После беседы с директором следует экскурсия по лабораториям
Филиала. Наша сопровождающая — д.т.н. Людмила ИСАЕНКО
демонстрирует местные достопримечательности, приборы и установки,
по ходу дела давая необходимые пояснения и рассказывая о работе в
целом.
 |
| С корреспондентом «НВС» беседует заведующая лабораторией
д.т.н. Людмила Исаенко
|
— Сейчас у нас работает 130 человек. А существуем мы с момента
организации самого Института минералогии и петрографии (ИМП),
ранее называвшегося Институтом монокристаллов. Это название,
собственно, до сих пор отражает основную сферу деятельности
института. Мы всегда занимались созданием новых, перспективных
материалов для квантовой электроники. Это — нелинейные кристаллы
с особыми свойствами, которые позволяют существенно расширить
диапазон когерентного излучения и диапазон применения лазерных
установок.
Сейчас это широко используемый прием во всем мире для расширения
набора лазерных источников. Благодаря нашим кристаллам можно
получить спектр длин волн когерентного излучения от
ультрафиолетового до инфракрасного диапазона, что дает
возможность проникнуть в самые разные области приложения.
Это — медицина, и экологический мониторинг, биология и т. д. Это
широкомасштабная область, в которую мы вливаемся созданием
элементной базы. Это как раз монокристаллические преобразователи,
монокристаллические элементы, которые создаются из наших
кристаллов.
Однако, прежде чем создать такой монокристаллический элемент для
преобразования лазерного излучения, необходимо вырастить сами
кристаллы. И требования к ним очень высокие. Скажем так, вы уже
видели сегодня ювелирные кристаллы — у них, чем больше дефектов,
чем сильнее они сверкают какими-то внутренними вкраплениями, тем
лучше. Тогда как для наших технических кристаллов, просто не
существует среднего качества. Потому как на дефектах теряются все
преимущества кристалла. В конце-концов, он может просто
разрушиться, поскольку подвергается мощной атаке лазерного пучка
с высокой энергией. Разрушают кристалл также тепловые и
электрические разряды, опять же, если в нем есть хоть малейшая
дефектная структура.
Поэтому ясно, как важно создавать кристаллы, лишенные этих
недостатков. И когда мы создаем этот совершенный материал,
необходимо проводить весьма тщательные комплексные исследования,
чтобы найти в этом кристалле ту область, где абсолютно
отсутствуют дефекты. То есть нам в обязательном порядке
приходится тестировать материал лазерными приборами. В результате
этих исследований мы и определяем ту область кристалла, которая
эффективно используется и можем корректировать условия
выращивания кристаллов.
— Есть ли у вас контакты с зарубежными исследователями?
— Наши коллеги, которые занимаются подобными
проблемами — исследованиями кристаллов и созданием приборов, есть во всем
мире, и практически со всеми мы контактируем. Хотя, надо
отметить, что «ростовиков», которые занимаются кристаллами именно
в нашей области, в мире не так много. Правда, сейчас проводится
много всяческих симпозиумов, конференций и прочих сборов, где мы
встречаемся. И фактически все мы лично знакомы. А когда общаются
разные специалисты — все тенденции просматриваются очень хорошо.
Формы контактов у нас самые разные — гранты, контракты, просто
совместные публикации. Важно, что мы вступили в это мировое
содружество специалистов, которые растят кристаллы и заняли там
достойное место.
— Я заметил, у вас много молодых сотрудников.
— Да, молодежи у нас немало. И наверное это закономерно — поскольку
кто еще может эффективно заниматься нашим делом? Это
вообще молодая, очень интересная и перспективная наука. А
молодые, как известно все быстро схватывают и во всем
ориентируются, отлично чувствуют перспективы и видят будущее в
целом.
Подготовил Д. Федорцев,
«НВС».
Фото В. Новикова.
стр. 1, 8
|
