За свою полувековую историю рентгеновский анализ прошел путь от исследования простейших структур до изучения сложнейших природных соединений. Разумеется, при этом совершенствовался и усложнялся и сам метод. Современный курс рентгеноструктурного анализа — это пара увесистых томов, испещренных математическими формулами. Его освоение требует глубоких знаний в области физики, химии, математики и кристаллографии одновременно. Но тем не менее число исследователей, применяющих этот метод, — так называемых структурщиков, увеличивается с каждым годом. Теперь вряд ли найдется такой класс химических соединений, где структурщики не сказали бы своего авторитетного слова.
И почти все это время патриархом структурщиков был Почетный президент Международного кристаллографического союза профессор Макс фон Лауэ. В годы фашистской диктатуры Лауэ активно помогал жертвам фашизма и боролся с его сторонниками. Он трагически погиб в 1960 году, не дожив лишь двух лет до полувекового юбилея своего открытия. Жизнь замечательного ученого оборвалась в результате автомобильной катастрофы. Всего лишь за полгода до этого в связи с 80-летием Лауэ получил адрес, где говорилось:
«Международный кристаллографический союз мужу славному, мудрейшему Максу Лауэ, физику восьмидесятилетнему, который, будучи по разуму и глубине мысли равен Лукрецию, Галилею, Ньютону, познал тончайшую природу вещества и открыл для исследования огромный новый мир, от имени всего кристаллографического племени приносит поздравления и шлет наилучшие пожелания».
А теперь, читатель, приглашаем вас совершить экскурсию в кристаллохимическую рентгеновскую лабораторию.
Попав во владения структурщиков, в первый момент вы, вероятно, будете удивлены. Хотя лаборатория размещается в солидном химическом институте, здесь не окажется ни огромных колб и реторт, ни бесконечных рядов пробирок и всего прочего, что со времен Ломоносова принято считать непременными атрибутами химии. Вы увидите только столы, загроможденные грудами чертежей и листов с расчетами. Вам бросятся в глаза рулоны бумаги, испещренные цифрами, и пачки перфокарт. С перфокарт считывает информацию электронная вычислительная машина. А рулон с цифрами — это ответ, который дает машина, решив задачу. В длинных столбцах цифр заключены сведения о распределении электронной плотности внутри кристалла.
И среди всего этого бумажного царства вы увидите склонившихся над столами людей. Одни считают на логарифмических линейках или арифмометрах, другие рассматривают рентгенограммы на специальных освещаемых снизу столиках-негатоскопах, третьи — вычерчивают уже знакомые вам проекции и сечения электронной плотности. Знакомьтесь, это структурщики!
В соседней комнате находятся пульты управления рентгеновских аппаратов с предостерегающими красными сигнальными лампами. Аппараты работают! Сами аппараты располагаются за стеной со свинцовой защитой. Прежде чем пойти в аппаратную, нужно выключить с пульта рентгеновские трубки — ведь при длительном или систематическом воздействии рентгеновские лучи опасны для человека.
В аппаратной над квадратными металлическими столами возвышаются рентгеновские трубки. Со всех сторон их окружают камеры, которые «с жадностью пьют» испускаемые трубкой рентгеновские лучи. Камеры очень разнообразны по виду. Вот маленькие РКД (рентгеновские камеры Дебая), где снимаются порошкограммы. РКОП (рентгеновские камеры определения параметров) — те покрупнее. Как показывает само их название, эти камеры служат для определения размеров элементарной ячейки; в них же снимают лауэграммы. Но основное место принадлежит КФОР — камерам фотографирования обратной решетки — и камерам Вейссенберга. Это сложные и очень точные механизмы, где осуществляется строго согласованное движение и монокристалла и пленки. Именно на этих камерах получают рентгенограммы для определения сложной архитектуры кристаллов.
Да, кстати, а где же кристаллы? Сразу их и не разглядишь. Дело в том, что для рентгеноструктурного анализа используются очень маленькие кристаллики размером в десятые доли миллиметра. Иногда они обтачиваются в форме шаров или цилиндров. В самом сердце камеры на специальной подставке вы увидите, присмотревшись, миниатюрный кристаллик.