Я решил вырастить алмаз в твердом металле из атомов углерода, содержащихся в этом металле в виде твердого раствора. И если я прав в своих построениях, то алмазы у меня должны вырастать «мгновенно» в твердой среде (в твердой кристаллической решетке металла). Из специальной литературы мне было известно, что введение водорода в металл резко снижает растворимость в нем углерода. Т.е. если в металле имеется твердый раствор углерода и мы введем в решетку водород, то углерод должен «выпасть из раствора» в виде самостоятельной минеральной фазы. И если давления низкие, то это будет графит, а если высокие — будет алмаз. Вместе с тем присутствие водорода в виде протонов обеспечит столь быструю диффузию атомов углерода, что алмазы должны вырастать в твердой решетке металла очень быстро, можно сказать, «невероятно быстро».
На ближайшей помойке валялась пришедшая в негодность батарея водяного отопления. Она была чугунная, а в чугуне в виде твердого раствора находится примерно 8–9 % (ат.) углерода (что сверх этой концентрации, то присутствует в чугуне в виде графита). Я отколол от этой батареи кусочек, из которого выточил исходные образцы для эксперимента. В одном подмосковном научном центре нашлись люди, увлеченные синтезом алмазов. Они предоставили мне свою технику для создания высоких давлений и терпеливо научили на ней работать. Они же снабдили меня сведениями, согласно которым при 750 °C область стабильности алмаза появляется при давлениях порядка 35 килобар и выше. Вместе с тем меня просветили, что это согласно термодинамическим расчетам, поскольку при данных параметрах никто не синтезировал алмаз, т. к. кинетика процесса при такой температуре столь мала, что никакой жизни не хватит дождаться результата. И поэтому алмазы выращивают при температурах порядка 1200–1250 °C, при которых кинетика становится ощутимой для синтеза кристаллов. Данная ситуация меня вполне устраивала, т. к. я собирался ускорить кинетику (по сути, диффузию) на несколько порядков введением протонированного водорода в решетку металла.
В образец чугуна я заложил источник водорода, который должен был сработать при повышении температуры, и этот «сэндвич» был помещен в установку высокого давления. Сначала его «задавили», потом нагрели до 750 °C, подержали несколько минут, отключили нагрев, отключили компрессор, вынули, положили в пакетик и написали № 1. Затем то же самое еще 4 раза проделали с другими идентичными образцами. Итак, у меня 5 пакетиков и большой скепсис относительно результата, особенно в связи с малой продолжительностью опытов. Однако держать дольше не имело никакого смысла, т. к. водород очень быстро уходил из образца. Через некоторое время я уже был в химической лаборатории, где под тягой на электроплитке стоят 5 стаканчиков, в них в кипящей царской водке постепенно исчезает железо, а из него вываливается какой-то темный мусор. Этот мусор был промыт спиртом, высушен, и вот он уже у меня в виде «дорожки» под бинокуляром.
Перебираю эту грязь и меланхолично отмечаю: это графит из чугуна, это карбиды железа, это вообще «не знамо что»… И вдруг в поле зрения появляется октаэдр, чистый, играющий всеми цветами радуги, завораживающий своей формой с идеальными треугольными гранями. Безусловно, это алмаз! И его появление среди бесформенного темного мусора казалось нереальным. Чтобы насладиться зрелищем, стал поворачивать его с боку на бок стальной иголкой, неосторожно прижал к стеклу, раздался щелчок, и он выскочил за пределы поля зрения. Я готов был убить себя за неосторожность, проклиная все на свете, вытащил из гнезда осветитель и стал подсвечивать все вокруг. Кристаллик выдал себя своей игрой со светом. Я водворил его на место и стал быстро-быстро просматривать дорожку дальше. Обнаружил еще с десяток монокристаллов с формой куб-октаэдра, размером от 0,3 до 0,7 мм, и десятка два сростков столь занимательной конфигурации, что ими можно было любоваться до бесконечности. Примерно такой же набор был найден еще в двух опытах, а два оказались пустыми. Предположительно, в пустых опытах водород нашел лазейку и вытек, минуя основной объем металла.
При давлениях порядка 35 кбар чугун плавится около 1200 °C. Это температура эвтектической горизонтали (Fe — Fe3C), и она на 450 °C выше температуры эксперимента, т.е. в моем опыте алмазы выросли заведомо в твердом металле, и выросли с такой скоростью, какой никто не ожидал, кинетика синтеза выросла на многие порядки. Кроме того, они (алмазы) не содержали включений железа, что также говорит о чрезвычайно эффективной диффузии.