Марк Медовник - Из чего это сделано? Удивительные материалы, из которых построена современная цивилизация

В отличие от золота, бриллианты, несмотря на их коммерческую ценность, никогда не были частью всемирной денежной системы. Они не представляют собой ликвидный финансовый инструмент, то есть их не так-то легко превратить в деньги. Крупные бриллианты не имеют иного применения, кроме как вызывать интерес, восхищение и, самое главное, демонстрировать статус хозяина. Вплоть до XX века бриллианты могли позволить себе только по-настоящему богатые люди. Однако растущее благосостояние европейского среднего класса привело к появлению нового привлекательного рынка для алмазодобытчиков. Компания «Де Бирс», которой в 1902 году принадлежало 90 % мирового производства бриллиантов, очутилась перед дилеммой: как удовлетворить большой спрос и при этом не обесценить драгоценный товар. Решить ее помогла продуманная рекламная кампания. Слоган «Бриллианты навсегда» внушал обществу идею того, что истинным выражением вечной любви может служить лишь обручальное кольцо с бриллиантом. Каждый, кто хотел убедить возлюбленную в подлинности своих чувств, должен был купить кольцо с бриллиантом – тем дороже, чем подлиннее чувства. Кампания эффектно стартовала, и в миллионах домов появились бриллианты. Ее кульминацией стал одноименный фильм о Джеймсе Бонде, в котором композитор Джон Барри и певица Ширли Бэсси воспели новую социальную роль бриллиантов – символа романтической любви.

Впрочем, бриллианты все же не вечны, во всяком случае на нашей планете. Есть более стабильная форма углерода – это родной брат алмаза графит. Поэтому все алмазы, включая «Большую Звезду Африки» в лондонском Тауэре, на самом деле медленно превращаются в графит. Удручающая новость для владельцев бриллиантов. Впрочем, их можно утешить: до появления первых признаков вырождения камня пройдут миллиарды лет.

Структура графита радикально отличается от алмазной. Слои атомов углерода в ней расположены шестиугольником. Каждый слой представляет собой чрезвычайно прочное и устойчивое образование с более крепкими, чем в алмазе, межатомными связями. Факт весьма удивительный, если вспомнить, что из рыхлого графита делают смазку и карандашные грифели.

Кристаллическая структура графита

Парадокс, возможно, объясняется тем, что у каждого атома углерода внутри графитового слоя имеется три соседа, с которыми он делит четыре своих электрона. В алмазной же структуре каждый атом углерода делит свои четыре электрона с четырьмя атомами. Отсюда иная электронная структура и более сильные химические связи внутри слоев графита по сравнению с алмазными. В то же время у атомов графита не остается электронов, чтобы образовать прочные связи между слоями. Слои скрепляет универсальный клей, совокупность слабых взаимодействий, вызванных флуктуациями в электрическом поле молекул, – силы Ван-дер-Ваальса. Это те самые силы, которые делают липким офисный пластилин ( Blu-Tack ). Поэтому, когда графит подвергается механическому давлению, первыми рвутся слабые связи Ван-дер-Ваальса, и графит становится очень мягким. Именно так «работает» карандаш: прижимая его к бумаге, вы разрываете эти связи, и слои графита соскальзывают на бумагу. Если бы не слабые связи между слоями, графит был бы прочнее алмаза. Этот факт послужил одной из отправных точек для Андрея Гейма и его команды.

Взгляните на темно-серый, с металлическим отливом, карандашный грифель. Тысячелетиями этот материал ошибочно принимали за разновидность свинца и называли плюмбаго, или черным свинцом. Путаница была вполне понятной, поскольку и графит, и свинец – это мягкие металлы (впрочем, графит сегодня считается полуметаллом). Рудники плюмбаго приобретали все большую ценность по мере того, как графиту находили новые сферы применения. Оказалось, например, что из него выходят отличные пушечные ядра и мушкетные пули. В XVII–XVIII веках в Англии материал так сильно вырос в цене, что воры приноровились рыть тайные ходы в рудники или же нанимались рабочими и скрытно выносили плюмбаго под одеждой. Дороговизна подстегивала этот промысел, пока в 1752 году парламент не принял закон, объявлявший кражу графита из рудников тяжким уголовным преступлением, наказуемым годом каторжных работ или семилетней ссылкой в Австралию. К 1800 году добыча графита стала настолько прибыльным предприятием, что повсюду у ворот рудников стояла вооруженная охрана.