Факультет

Студентам

Посетителям

Немного об открытии радиоактивности и кристаллов-полупроводников

Вспомним, как была открыта радиоактивность. В 1896 г. Анри Беккерель заметил, что соли урана обладают свойством засвечивать фотопластинку, обернутую в черную бумагу. На фотопластинке регистрировалось загадочное излучение. Но происхождение излучения оставалось неизвестным и его нужно было выяснить. Это загадочное излучение привлекло внимание Марии Склодовской-Кюри.

Она установила, что интенсивность излучения пропорциональна количеству урана в образцах и выяснила свойства излучения, которое отличалось от известных своей большой стабильностью: на него не действует ни освещенность, ни температура. Надо искать излучение в других элементах. И здесь появляется новая находка — такое же излучение свойственно и для тория. Излучение получает свое название «радиоактивность».

М. Склодовская-Кюри не ограничилась рассмотрением солей и окислов. Посоветовавшись с Пьером Кюри, взяла в Парижском институте физики коллекцию минералов и решила изучить различные образцы с помощью электроскопа для выявления возможной радиоактивности, т. е. выяснить способности минералов ионизировать воздух, превращая его в проводник электричества и разряжая электроскоп. Она просмотрела все минералы и выбрала наиболее радиоактивные. Целеустремленный подход оправдал себя. И вот появляется научное сообщение П. и М. Кюри: «Некоторые минералы, содержащие в себе уран и торий (уранинит, хальколит, уранит), очень активны с точки зрения испускания лучей Беккереля. В предшествующей работе один из нас обнаружил, что их активность даже больше, чем урана и тория, и высказал мнение, что вызван этот эффект действием другого очень активного вещества, содержащегося в малых количествах в этих минералах…». Проведенные исследования заложили основу для открытия полония и радия. Так при изучении минералов было установлено явление радиоактивности. Для нашего изложения существенно, что исследование этого явления позволило создать мощную область физики, а позднее модели радиоактивных процессов и искусственные радиоактивные элементы.

А теперь о других чудесных свойствах минералов. Нынче бурно развивается физика полупроводников и трудно представить радиотехническое устройство без полупроводниковых элементов. Для их изготовления применяются специальные материалы. Это сейчас. Но первые открытия, конечно, были сделаны непосредственно на природных соединениях — минералах.

Термоэдс и другие полупроводниковые свойства естественных сульфидов изучаются физиками со второй половины XIX в. Исследовали различные минералы и нашли, что колчеданы и окислы хорошо проводят электричество. Было установлено, что электропроводность существенным образом зависит от температуры. Вместе с тем К. Ф. Браун, изучая псиломелан (минерал, содержащий окиси калия, бария и марганца, а также воду), обнаружил разную электропроводность в прямо противоположных направлениях. Он наблюдал эффект выпрямления тока в полупроводниках. В 1904—1914 гг. А. Ф. Иоффе, А. А. Горев, А. А. Шапошников и В. К. Рентген активно изучали электронную проводимость кристаллов, А. А. Шапошников в 1910 г. установил, что электропроводность кварца при напряженности электрического поля до 4000 В/см отклоняется от закона Ома.

Одним из первых полупроводников, примененных в детекторном приемнике, был природный кристалл галенита. Помещенный в стеклянный баллончик, он подключался к детекторному приемнику. При настройке приемника находилась грань кристалла, которая обеспечивала наиболее эффективный прием радиосигнала. Этот предложенный О. В. Лосевым способ сыграл большую роль в развитии радиотехники. О. В. Лосев в 1922 г. обнаружил у отдельных кристаллических проводников способность генерировать колебания высокой частоты и построил на основе этого явления приемники-кристадины. В 1925—1927 гг. открыл и изучил свечение кристалла карборунда, а также сделал другие открытия, в. частности установил сложные преобразования электромагнитных колебаний кристаллами.

Теперь ежегодно публикуются тысячи работ по теории и экспериментальному исследованию полупроводников, изучаются явления электропроводности, фотопроводности и фотоэлектродвижущих сил, термоэффект, выпрямительные свойства, люминесценция, влияние на них магнитного поля, температуры и агрегатного состояния, вторичная эмиссия, электрический пробой, усиление высокочастотных токов и другие явления. Для реализации тех или иных свойств в технике изготавливаются специальные материалы. Но у истоков современных полупроводников стоит то, что было сделано природой и впервые изучено на естественных образцах горных пород и руд. Сегодня геофизики изучают свойства минералов, которые обладают естественной влажностью. В таких системах есть разнообразные двойные слои, пленки, капилляры, идут сложные электрохимические процессы. Не исключено, что эти исследования дадут новые модели. Успехи биологов в изучении живых тканей будут содействовать этому процессу.

Сегодня биологи жалеют о том, что исчезла морская корова: говорят, что она могла бы стать помощником человека. Если исчезнут неизученные минералы, то вместе с ними могут уйти неизвестные излучения, эффекты, свойства.

Источник: Г.С. Франтов. Геология и живая природа. (Уровни организации вещества, бионика и геоника, клетки и газово-жидкостные включения). Изд-во «Недра». Ленинград. 1982

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: