Метод Вернейля не получил бы столь широкого развития только ради синтетических самоцветов, если бы не оказалось, что плотная структура корунда, великолепно воспроизводимая синтезом, — идеальная основа для производства лазеров. Лазеры, или оптические квантовые генераторы, сравнительно новая «специальность» рубинов. Это сложные приборы, которые могут быть источниками света очень большой яркости. Первые рубиновые лазеры светили ярче миллиона солнц. Сейчас советские ученые могут создавать рубиновые лазеры, которые светят ярче триллионов солнц. Солнце это необычное, оно излучает короткие вспышки только красного цвета, больше того, цвет его очень чистый, или, как говорят физики, монохроматический: если пропустить его через призму, то он не превратится в вытянутую красную полоску, с одного края которой будет оранжевый цвет, а с другого пурпурный, а так и останется узкой малиновой полоской.
Другая особенность этого излучения — направленность. Лазер дает направленный луч света, более направленный, чем самый лучший прожектор. Если поставить на пути луча короткофокусную линзу, то в ее фокусе можно получить в воздухе маленькую искру, плавить и испарять любые твердые вещества, даже сталь, алмаз. Именно прибор, подобный лазеру, описал еще в 1924 г. А. Н. Толстой в своем научно-фантастическом романе «Гиперболоид инженера Гарина», хотя, естественно, идея и конструкция прибора оказались отличной от сегодняшнего лазера. Общее у них — узкий, почти не расходящийся с расстоянием луч света, обладающий огромной энергией.
Главное в лазере — рубиновый стержень, но не всякий рубин годен для лазера. Это должен быть, во-первых, светлый, розовый рубин с незначительной примесью хрома (примерно 0,005 %), во-вторых, абсолютно прозрачный для красного света, в-третьих, без примесей.
В природе таких кристаллов не найти. Поэтому первой задачей при создании рубинового лазера было получение кристалла с заданными свойствами. Кристаллы, годные для лазеров, получили лишь незадолго до появления самих приборов.
Рубиновый лазер, созданный в 1960 г., был первым твердотельным лазером. Прошло меньше 20 лет, но уже известны десятки различных материалов, позволяющих создавать лазеры, генерирующие в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Однако и сейчас рубин — самый лучший твердотельный лазер, излучающий в видимом диапазоне.
Но лазеры при всем их разнообразном применении в технике не единственная специальность синтетических рубинов и сапфиров. Во времена ал-Бируни сквозь рубиновую линзу разбирали тончайшую вязь рукописных фолиантов; Причард в начале XIX в. применил сапфировую оптику, чтобы глубже внедриться в микромир. Сегодня сапфировая оптика вновь входит в жизнь. Хотелось бы вам заглянуть в автоклав, где «булькает», движется расплав, где синтез кристаллов происходит при температуре в несколько сот градусов и давлении 20 — 30 атмосфер? Теперь такое стало возможным. Это позволяет сделать сапфировый глазок — иллюминатор, вмонтированный в автоклав. Ученые института кристаллографии АН СССР научились выращивать синтетические сапфиры, о каких Гарун-ар-Рашид не мог и помыслить! Их масса не караты и граммы, а 3, 4, 5 кг! Ученые мечтают о сапфировых иллюминаторах батискафов для изучения океанских глубин. Скоро на магистралях столицы засверкают сапфировые светильники из синтезированных трубчатых монокристаллов.
В процессе синтеза этих новых кристаллических веществ оказалось, что многие из них очень красивы — они ярко сверкают, незначительные добавки хромофоров придают им очень чистые и оригинальные окраски. Так родилось специальное направление физики твердого тела — синтез новых кристаллических веществ, способных конкурировать по красоте с природными самоцветами, — алмазоподобных иттриевых гранатов (гранатитов) и целой радуги фианитов.
ПОДВЕСКА ФЛИБУСТЬЕРА
(ШПИНЕЛЬ)
Венец на челе его лалами ал.
Фирдоуси «Шах-Наме»
Кроваво-красные камни традиционно олицетворяли полноту мирской власти, сверкая в королевских коронах Европы и знаменитых регалиях русских царей. Веками считалось, что самые яркие рубины в сокровищнице Британии. Самый крупный из них — «Тимур-рубин» в 361 карат. Лишь немногим уступает ему второй по величине крупный самоцвет — «Черный принц». Их величина, пурпурно-красная, насыщенная и абсолютно равномерная окраска уникальны. Своеобразная форма «Тимур-рубина», сохранившего природную огранку и лишь слегка приполированного по граням, не имеет аналогов. Других таких рубинов нет в мире. Они столь превосходны и необычны, что возникло сомнение: а рубины ли это?
Результат экспертизы исторических камней британской короны оказался поразительным: самый большой рубин мира — «Тимур-рубин» не рубин! «Черный принц» не рубин! Не рубины, а лалы — благородная шпинель; похожий, очень похожий, но совсем другой минерал. Такой же самоцвет — яркая рубиновая шпинель в 256,2 карата — сверкает во французской короне. Большую императорскую корону, хранящуюся в Алмазном фонде СССР и выполненную для коронации Екатерины II в 1762 г. из ажурных серебряных полушарий, сплошь унизанных алмазами (4936), венчает темно-красная шпинель в 398,7 карата. Этот камень входит в число семи исторических камней Алмазного фонда.
Что же представляет собой поразительный двойник рубина?
Шпинель во многом напоминает корунд. Как и корунд, по составу она представляет собой окисел, но не только алюминия, а алюминия и магния — MgAl2O4. И точно так же, как бесцветен абсолютно чистый корунд, бесцветна, водяно-прозрачна беспримесная шпинель. И так же напоминает алмаз. И так же, как бесцветный корунд — лейкосапфир, отличается от алмаза полным отсутствием цветных искорок — «игры».
Как и рубин, ярко окрашивает рубиновую шпинель примесь хрома.
Железо — причина окраски редких зеленых разновидностей обоих минералов — хлорсапфира и хлоршпинели. Характерны для обоих минералов и лиловые, сиреневые, словом, аметистоподобные окраски, вызванные одновременным присутствием хрома и железа. Есть у обоих минералов желтые и очень редкие яркие и привлекательные оранжево-красные или оранжевые разновидности: падпараджа — у корунда и рубицелл — у шпинели.
Большим распространением пользуется черная железистая шпинель — плейонаст, — отличающаяся обилием природных граней.
Благородная шпинель
Изредка встречается у шпинели и такое истинно корундовое свойство, как астеризм. И так же как в группе корунда, лучистые звездочки чаще возникают в синих сапфировых разновидностях минерала. Их появление и здесь вызвано закономерно ориентированными игольчатыми кристаллами рутила. Но если среди корундов наиболее популярны рубин и сапфир, среди шпинелей, пожалуй, пальму первенства держит балэ-рубин — розовая бадахшанская шпинель, известная в Европе еще с XIII в., со времен Марко Поло. Молодой генуэзский путешественник и купец Марко Поло поднимался на Памир, на высокогорные копи Балас, и собирал там розовую шпинель, встречающуюся вместе с рубинами. Собственно, и название «балэ-рубин» (рубин из Баласа) ввел в Европе, очевидно, Марко Поло. (Вы замечаете традицию — называть впервые найденный самоцвет по уже известному, но с приставкой!)
В отличие от маловыразительных бледных рубинов розовая шпинель имеет приятный теплый и нежный оттенок лепестков шиповника. Наиболее частый и даже иногда приятный на глаз дефект минерала — «молоко», словно добавленное в розовую прозрачность кристалла Розовую шпинель в старину называли лалом. Это слово знакомо нам по старинным стихам:
Белей лилей, алее лала
Бела была ты и ала
Крупные размеры ярко-розовых лалов, обычно намного превышающие размер рубинов, делали их желанным украшением царских венцов.
Но вот великолепный нежно-розовый лал, величиной и формой похожий на крупную сливу, красующийся в одной из витрин золотой кладовой Эрмитажа, имеет другое происхождение. Эта шпинелевая подвеска принадлежала английскому пирату и королевскому флибустьеру[10] Френсису Дрейку. Вполне возможно, что некоронованный владыка морей Нового и Старого Света, ведший морские бои с испанскими галеонами за передел Нового Света во славу британской короны, получил эту символическую награду из рук королевы, а может быть, это был и трофей абордажных боев. Маленький парусный кораблик, гравированный на плоской золотой розетке, скрепляющей камень с цепочкой, вызывает в памяти времена фрегатов и флибустьеров.
Подобно настоящему двойнику, шпинель не просто похожа на рубин, она нередко сопровождает рубины в момент их появления на свет: в месторождениях шпинель является частым спутником рубина. Близость их свойств не случайна, она обусловлена и сходством состава, и условиями образования. Мелкая вкрапленность шпинели встречается в древних кристаллических сланцах. Ее находят и в измененных осадочных породах, богатых магнием, — в доломитовых и магнезитовых мраморах. Но самая красивая и крупная шпинель образуется на контакте карбонатных пород, содержащих магний, с гранитами и пегматитами. Как раз месторождение магнезиальных скарнов на контакте доломитовых мраморов с пегматитами посещал в XIII в. Марко Поло. Это месторождение находится на Памире, примерно в 50 км от Хорога.
