В области облагораживания драгоценных камней Татарстан потенциально впереди планеты всей, но…
Представьте сверкающий гранями зелено-красный драгоценный камень. Скажете, что в природе такого не бывает, что это фантастика? Согласимся: сейчас да, но благодаря разработкам казанских ученых полихромные камни на основе рутила или корунда могут совсем скоро увидеть свет. Из бесцветного сырья уже получены желтые и черные бриллианты. Для продолжения исследований нужны средства, но отечественные инвесторы пока не спешат вкладываться в перспективный проект. Попытаемся разобраться почему.
Алмаз, самый твердый, «несокрушимый» минерал на нашей планете, рождается в «муках». В одном месте в недрах земли должны сойтись высокое давление и оптимальная для него температура, только тогда невзрачный графит превращается в драгоценность. Куприн так писал об алмазе: «Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем, он играет всеми цветами радуги, но сам остается прозрачным, словно капля». При этом на алмазном рынке в десятки и даже сотни раз дороже прозрачных ценятся ярко окрашенные камни, их еще называют фантазийными. Самые редкие и потому самые дорогие фантазийные бриллианты (ограненные алмазы) – красные, стоимость их составляет 300 тысяч долларов за карат, зеленых – 250 тысяч. Зависимость цены от величины камня не линейная, для больших бриллиантов она определяется только в момент продажи (устоявшегося прайс-листа просто нет) и может достигать миллиона долларов за карат. За красными бриллиантами на аукционах Sotheby’s и Christie’s занимают очередь – настолько они редки. Кроме того, если одна из главных технологических задач XXI века будет решена и человечеству удастся создать квантовый компьютер, то для его «сердца» понадобятся большие желтые алмазы в промышленных масштабах. А искусственный синтез камней больше 0,3 карата достаточно дорог и проблему не снимает. Возникает закономерный вопрос: нельзя ли улучшить натуральные алмазы и сделать с ними то, что не смогла сделать природа?
Решить головоломку простым и изящным способом смогли ученые из Казанского федерального университета (КФУ) и Казанского физико-технического института (КФТИ). Творцы ноу-хау и совладельцы патента России «Способ получения алмазов фантазийного желтого и черного цветов» – доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры минералогии и литологии КФУ Олег Лопатин, ассистент этой же кафедры Анатолий Николаев, старший научный сотрудник лаборатории радиационной физики КФТИ Рустам Хайбуллин и старший научный сотрудник этой же лаборатории Владимир Нуждин.
Альянс этих ученых не случаен: геологи знали, как рождались цветные алмазы в природе, а физики смогли эти процессы воспроизвести с помощью ионной имплантации. Исследования начались десять лет назад. Сперва технологию «обкатали» на полудрагоценных камнях. Не вдаваясь в технические подробности, коротко опишем суть метода. В образец на ионно-лучевом ускорителе (ИЛУ) имплантируются ионы, которые встают в нужные места кристаллической решетки. В результате из бесцветного берилла можно получить зеленый изумруд (если бомбардировать его ионами хрома) или голубой аквамарин (если внедрять ионы железа). Корунд можно превратить в красный рубин или синий сапфир.
Четыре года назад в Казани приступили к облагораживанию самого твердого минерала на земле – алмаза. В установке из бесцветного натурального алмаза желтый камень получается всего за пять минут, черный – менее чем за час, а ведь природа тратит на это миллионы лет! Варьируя интенсивность бомбардировки ионами гелия в ИЛУ, можно получить все промежуточные оттенки от светло-желтого до темно-коричневого. При этом цвет камня равномерен по всему объему и не изменяется со временем.
«Когда мы докладывали о наших результатах на российских и международных научных конференциях, нам поначалу не верили, – заявил Олег Лопатин. – Наше ноу-хау подтверждено российским патентом, и хотелось бы, чтобы открытием воспользовались на родине, а не в США, Европе или Китае. Мы обогнали всех возможных конкурентов, но нас могут догнать. Наука развивается быстро, и любой результат скоро становится общим достоянием. В перспективе мы могли бы получить полихромный бриллиант, например верх зеленый, низ красный, почти как флаг Татарстана. Подобные камни в природе не встречаются».
Отрадно, что перспективный проект по облагораживанию драгоценных камней в 2011 году был отмечен Государственной премией Татарстана в области науки и техники, в 2012 году он стал лауреатом конкурса «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан». Но на дворе 2014-й, а на продолжение работ у ученых нет средств; стоимость разработки одного нового цвета алмаза – около 20 миллионов рублей. При этом первые розовые бриллианты с желтоватым оттенком уже получены, осталось «добыть» самые редкие и дорогие – красные. Как вариант можно было бы создать кластер, где ученые занимались бы наукой, а на предприятии по наработанным ноу-хау выпускались бы фантазийные алмазы (в ограниченных количествах, чтобы не обвалить рынок). Но для этого нужен новый ионно-лучевой ускоритель, который стоит 70 миллионов рублей.
Как пояснил Рустам Хайбуллин, все предыдущие исследования проводились на ускорителе ИЛУ-3, выпущенном в далеком 1968 году. В свое время на нем производились масштабные работы для нужд современной микроэлектроники. Обычный человек в своей повседневной жизни использует гаджеты (сотовые телефоны, GPS-навигаторы и другие) и абсолютно не задумывается, откуда они взялись. А ведь научные основы функционирования и технологии производства таких устройств закладывались в лабораториях КФТИ. Сейчас в институте ученые ищут ответы на другие вопросы, которые, по мнению редакции одного из самых престижных научных журналов мира Science, находятся в числе 125 принципиально важных задач для современной науки. Такая цифра обусловлена 125-летием журнала.
Продвижением алмазной разработки в КФУ занимается советник ректора по взаимодействию с крупными компаниями и государственными корпорациями Дмитрий Шапошников. По его мнению, в любом венчурном проекте самый
дорогой ресурс – это время. Чтобы облегчить потенциальным инвесторам вхождение в проект по облагораживанию минерала, в прошлом году было создано совместное предприятие. В его уставной фонд вошли владельцы патента: два юридических лица – КФУ и КФТИ и четыре физических – авторы открытия. Ранее отсутствие открытого акционерного общества «охлаждало» желающих инвестировать. Сейчас все стало прозрачно.
«Перед Универсиадой у нашего коллектива была идея сделать уникальные медали, на которых барсик Юни был бы инкрустирован цветными бриллиантами: глаза – желтыми, пятна на шкуре – черными. Но идея возникла слишком поздно, когда все эскизы и бюджеты были уже утверждены, – рассказал об одном из способов продвижения нового бренда «Казанские бриллианты» Дмитрий Шапошников. – В перспективе можно подготовить уникальные медали и сувениры с использованием окрашенных драгоценных камней к чемпионату мира по водным видам спорта 2015 года и чемпионату мира по футболу 2018 года».
Татарстан, как известно, один из лидеров среди российских регионов по переводу экономики на инновационные рельсы. В республике создана сеть технопарков, первому из них, «Идее», исполнилось 10 лет, недавно открылся первый в России частный hardware-технопарк. В Казани регулярно проводятся венчурные ярмарки; не за горами день, когда первые жители заселятся в Иннополис.
В 1939 году в Советском Союзе выдающийся физик Овсей Лейпунский опубликовал статью с подробным описанием способа синтеза алмазов. Но тогда нашей промышленности было не до драгоценных камней, потом началась Великая Отечественная война. И первыми искусственные алмазы синтезировали шведские инженеры из компании ASEA в 1953 году, но приоритет достался более «зубастой» американской корпорации General Electric, которая получила их в 1954 году. В период холодной войны шведы могли опасаться обвинений в плагиате, а для сверхдержавы США проблем с советским физиком не существовало. Позднее алмазы синтезировали и в СССР, но, как говорится, поезд уже ушел. Сейчас по методу Лейпунского алмазы получают во многих промышленно развитых странах.
Остается надеяться, что фраза «Нет пророка в своем отечестве» не станет приговором для новой разработки казанских ученых, и скоро к таким известным брендам Татарстана, как «КамАЗ» и «Ак Барс», добавится еще один – «Казанские бриллианты».
