Юный техник 1980-11, страница 26

атома. Поэтому электрические заряды в стекле переносят не столько электроны, как в металлах, сколько подвижные положительно заряженные ионы. Тонкие исследования показали, что кристаллическая решетка здесь устроена следующим образом: в узлах ее расположены отрицательно заряженные анионы галогенов, а в ячейках между узлами находятся положительно заряженные катионы щелочноземельных металлов. Если на стекло подать напряжение, катионы, слабо связанные с кристаллической решеткой, начнут перемещаться из ячейки в ячейку в заданном электрическим полем направлении — возникнет электрический ток, тот самый едва ощутимый ток, что течет в обычном стекле

А теперь поясним, в чем была парадоксальность гипотезы двух ленинградских ученых. Ведь анионы фтора составляют кристаллическую решетку, ее остов! Анионы — кирпичики здания! Повеем законам физики оно должно рухнуть, если фтор понесет свой заряд. Но если не он, то кто же?.. Все вещества, которые входят в состав стекла, выверены, вымерены. Рецепт приготовления учитывает содержание всех компонентов до ничтожных долей процента.

Поставить, как говорится, все точки над «и» могли только новые эксперименты. Ученым пришлось поломать голову. Но опыта, который бы четко объяснил явление, так и не придумали.

Тогда пошли окольным путем. Решили измерить катионную составляющую проводимости, которую дает щелочноземельный металл, и затем, вычтя ее величину из общей проводимости, определить долю, на которую мог претендовать фтор.

Для эксперимента взяли фтор-цезиевое стекло. Его подключали к источнику тока. Сверху на стекло наносили спиртовой раствор соли радиоактивного цезия.

Понадобилась эта добавка вот для чего: когда собственный цезий стекла начнет перемещаться под действием электрического поля, на его место будет проникать радиоактивный цезий, передвижение которого можно строго фиксировать, стачивая со стекла слой за слоем и определяя их радиоактивность. Ион цезия несет известный заряд электричества. По уровню радиоактивности можно с достаточной точностью судить о количестве этих переносчиков и, наконец, о доле от общей электропроводности, которую они обусловливают. Разницу между общей и цезиевой проводимостью покрывать было нечему, кроме анионов фтора...

Когда подвели итоги эксперимента, оказалось, что на долю фтора приходится проводимость в 30—50 раз большая, чем на долю цезия!

Итак, открытие подтверждено в оригинальном и тонком эксперименте. Теперь можно было подумать и о практическом использовании. Например, сразу виделось применение стекол с анионной проводимостью в датчиках контроля за концентрацией вредных галогенов в окружающей среде. Принцип их работы почти тот же, что был применен в эксперименте. Только вместо раствора радиоактивного цезия нужно брать, скажем, пробу воды из водоема. Чем больше в воде фтора, тем сильнее будет расти проводимость галоидного стекла.

Можно было, наверное, найти и другие сферы применения необычных стекол. Но на этом пути стояла преграда — механизм анионной проводимости расшифрован еще не был. Петровский и Евстропьев продолжали поиски. Теоретические предположения проверялись в новых экспериментах. Постепенно выяснилось, что ионы галогенов составляют узлы кристаллической решетки вместе с имеющимися в стекле фосфорсодержащими окислами и что

24