Десять лет истории науки: юбилей отечественной кристаллографии

История института начинается почти за два десятка лет до его официального основания. В 1925 году 38-летний ученик выдающегося кристаллографа Георгия Вульфа и отчасти знаменитого минералога Алексея Ферсмана Алексей Шубников получает приглашение от Ферсмана создать отдельную группу при музее. Группу кристаллографии при Минералогическом музее АН СССР, которым тогда руководил сам Ферсман.

Пять лет спустя начинается череда реорганизаций и переездов: сначала в 1930 году на базе музея организуется Минералогический институт АН СССР. Двумя годами позже институт сливается с Геохимическим инстутом – и образуется Институт геохимии, минералогии и кристаллографии АН СССР им.М.В.Ломоносова (ЛИГЕМ или, как его часто для краткости называли, Ломоносовский институт). Шубников в нем руководит уже не группой, а Кристаллографическим сектором.

Еще двумя годами позже в советской науке случается массовый исход: руководство Академии наук СССР и достаточная часть институтов АН СССР тоже перебирается в столицу. Кристаллографический сектор Шубникова, равно как и ЛИГЕМ переезжает тоже. В 1937 году самостоятельности у Шубникова становится еще больше: кристаллографический сектор преобразуется в самостоятельную Лабораторию кристаллографии АН СССР в составе Отделения геолого-географических наук Академии наук.

Сразу после войны, сентябре-ноябре 1941 года лаборатория эвакуируется на Урал, а параллельно, в соответствии с постановлениями и распоряжениями Совета народных комиссаров СССР для изготовления кристаллов сегнетовой соли, пьезоэлементов и пьезоэлектрических приборов на их основе появляются новые подразделения:

• производственная мастерская Лаборатории кристаллографии;
• завод пьезоэлектрических элементов и приборов (в документах употреблялось также неофициальные названия Московский завод генераторов, «Пьезо») №633 Главсвязьпрома Народного комиссариата электропромышленности СССР в г. Москве;
• филиал завода №633а был открыт в г. Ташкенте.

Судя по всему, работа всего комплекса этих научно-производственных была настолько успешной, что в очень непростое военное время появился новый институт - сразу после возвращения основной части сотрудников Лаборатории из уральской эвакуации (деревня Филатово Свердловской области). Это стало признанием важности их работ по разработке и совершенствованию промышленной технологии получения пьезокристаллов, выращивания кристаллов сегнетовой соли (из 54 тонн кристаллов, выращенных за годы войны, усилиями сотрудников Лаборатории было выращено около 50 тонн), изготовлению пьезоэлементов и пьезоэлектрических приборов из кристаллов кварца и сегнетовой соли.

И первый директор Института стал не только просто руководителем. Алексей Шубников привлек в традиционную кристаллографию идеи и методы физики, химии, математики (он был выпускником физико-математического факультета Московского университета), и, по сути, стал основателем отечественной науки о росте, структуре и свойствах кристаллов. При этом ему еще удалось собрать – сначала в Лаборатории, а затем и в Институте очень сильный коллектив талантливых энтузиастов, в котором были и специалисты по структурному анализу и кристаллохимии, минералоги, кристаллографы, минералоги, специалисты по росту кристаллов, физики-теоретики и оптики.

В послевоенное время трудами сотрудников Института в СССР была создана школа структурного анализа (в котором с помощью дифракции рентгеновского излучения, нейтронов и электронов определяется атомное строение вещества). И сегодня Институт остается лидером в этой области. За прошедшие годы расшифрованы тысячи структур — от простых до сложнейших, включающих неорганические, органические, и биологические, в том числе белковые.

Заложенный основателем Шубниковым принцип комплексного подхода: «получение–структура–свойства» материалов позволяет и сегодня проводить широкий спектр работ по выращиванию кристаллов, изучению механических, электрических, оптических свойств, установлению их связей со структурой, а структуры — с условиями роста. Благодаря результатам этих работ и при активном участии Института в СССР появилась промышленность диэлектрических кристаллов: Завод ВНИИПМ (г. Александров Владимирская обл., 1955 г.); НПО «Монокристаллреактив» (г. Харьков, 1955 г.); Чернореченский, Кироваканский и Ставропольский хим. комбинаты; Южноуральский завод «Кристалл» (Челябинская обл., 1962 г.).

Среди разработанных в ИК РАН методик и технологий мы отмечаем технологии получения и обработки монокристаллов: - синтетического кварца; - крупных монокристаллов YAG-граната, лейкосапфира (в 1975 г. лицензия продана фирме Toshiba Ceramics), алюмината иттрия; методы создания люминесцентных кристаллов для сцинтилляционных счетчиков (нафталин, стильбен, толан, антрацен, KI, NaI, CsI, CsBr, LiI, CaWО4); - монокристаллов KDP, DKDP, TGS. Именно в Институте были выращены первые в СССР кристаллы для рабочего тела лазеров.

В 1969 году Институт заслуженно удостоился правительственной награды - ордена Трудового Красного Знамени.

Разрабатывали в ИК АН СССР и приборы для нейтронной и рентгеновской дифракции. Под руководством Даниэля Хейкера совместно со Специальным конструкторским бюро Института в НПО «Буревестник» в 1964 – 1970 годы удалось разработать автоматические наклонные монокристальные рентгеновские дифрактометры ДАР, первые модели порошковых дифрактометров ДРОН, а в 70-е годы - четырехкружные автоматические монокристальные дифрактометры РЭД.

Почти полвека – с 1976 года Институт ведёт работы по изучению процессов получения совершенных неорганических и органических кристаллов в условиях невесомости на борту специализированных спутников Земли и орбитальных космических станций. Не оставалась без внимания и теория. Работы Алексея Шубникова и Николая Белова по муарам, чёрно-белой, цветной симметрии и антисимметрии, а также работы Белова по плотнейшим упаковкам в значительной степени определили развитие теоретической кристаллографии XX века.

Сегодня в область научных интересов Института входит широчайший спектр материалов (от наноструктур до крупных синтетических монокристаллов) и экспериментальных методов, в том числе с применением синхротронного излучения на отечественных и зарубежных установках класса Мега-Сайнс. В 2016 г. на основе ИК РАН был создан ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, куда вошли как подразделения ещё пять институтов РАН («Центр фотохимии РАН» и «Институт фотонных технологий РАН»; «Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН», «Институт систем обработки изображений РАН» и «Лаборатория космического материаловедения ИК РАН».). В 2023 г. ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН вошёл в состав НИЦ Курчатовский институт.

Объединенная редакция порталов Indicator.Ru и Inscience.News совместно с инициативами «Работа с опытом» и «Проведение юбилейных мероприятий» Десятилетия науки и технологий поздравляют Институт кристаллографии им. А.Ф. Шубникова РАН с юбилеем и желают всем его сотрудникам новых научных успехов!