Главная    Конференция     О поверхности, которую изучали тысячи, а премию получил один.

Размещено на сайте 10.12.2007.

О поверхности, которую изучали тысячи, а премию получил один.

В.В. Митрофанов



"Объем создал Бог, а поверхность - порождение дьявола", -

В.Паули.

Много лет тому назад, этот афоризм, мне подсказал один ученый - В.Урицкий, когда я бился с поверхностными утечками токов в интегральных схемах. Это меня тогда успокоило. Я, естественно, его забыл, но, прочтя о работах Герхарда Эртлья, вспомнил и нашел его в ИНТЕРНЕТЕ.

«Аларкен и Цинадри с почтением посмотрели на товарища; они поняли, что случилось. В критические минуты отдельные элементы, слагающие сознание Паладора, могли смыкаться так же согласованно, как клетки обычного мозга. И возникал разум, равного которому не было во всей вселенной. Несколько сот или тысяч элементов решали любую рядовую задачу. Очень редко требовалось совместное усилие миллионов единиц, и за всю историю было известно только два случая, когда миллиарды клеток сознания Паладора все смыкались в одну цепь, чтобы отвратить угрозу, нависшую над целым народом. Разум Паладора был одним из наиболее могучих РЕСУРСОВ вселенной, ко всей его мощи прибегали редко, но уже мысль о том, что он есть, внушала великую уверенность другим народам. «Сколько клеток объединилось, чтобы справиться с этой задачей? спрашивал себя Аларкен. И почему Паладор занялся таким незначительным, в сущности, происшествием?»

Ответить на этот вопрос было некому, но он мог бы сам догадаться, в чем дело, если бы знал, что необычному разуму Паладора присуще почти человеческое честолюбие. Очень давно Аларкен написал книгу, доказывая, что в конечном счете все разумные народы пожертвуют индивидуальным сознанием и наступит день, когда во вселенной останутся только групповые виды разума. Паладор, писал он, первый из них; и надо сказать, что огромный дисперсный мозг был польщен его словами».

Артур Кларк «Спасательный отряд»

Вот так представляет себе объединение разума человечества писатель-фантаст А.Кларк. Конечно, сейчас это недостижимо, но …

Опять Алексей Захаров не смог сдержаться, чтобы не прислать мне очень интересную информацию о том, что целый ряд научных учреждениями вдруг как говорят, в одночасье, начали упорно проводить исследования о возникновении жизни на Земле. И, что самое интересное, сразу после получения результатов их публикуют, причем почти ежемесячно. Посмотрите сами здесь.

Я, полагаю, что зародыши такого общего мышления могут представлять обычные совещания, на которых участники стараются не заткнуть за пояс высказанные соседом гипотезы или идеи, а подхватывают и развивают их, то есть фактически это мозговой штурм. Это и книги, в которых автор приводит в разделе «литература» несколько сотен фамилии авторов, к которым он обращался в процессе написания книги. А вот что пишут на эту тему авторы книги «Технология новых знаний. Мир открытий» Г.Скворцов и А.Кондратьев. «Если же посмотреть на авторство в фонде открытий, то в подавляющем большинстве оно коллективное. Открытия до второй мировой войны делались как правило (почти без исключения) единолично. По–видимому, два эти факта приводят к открытиям коллективизации разума (КР). Можно думать, что КР от трех-пяти мозгов возрастет в ближайшее время до 7-10. Это, безусловно, положительная тенденция (или закон?), поскольку возникающие задачи и проблемы постоянно усложняются, а возможности мышления новатора возрастают медленнее».

А вот на днях я прочитал в «Итогах» №46.07г. статью, которая подпадает под понятие о том, что многие ученые как бы мыслят коллективно и получают блестящие результаты. Несомненно, речь идет о том, что они создают и применяют свои теории, и их продолжают развивать и углублять другие ученые разных стран, и вот, наконец, работа отмечена Нобелевской премией. Статья Петра Образцова «На поверхности»

«Дают ли Нобелевскую премию «за жизнь» в науке? Чтобы понять это, достаточно пройтись по списку химических веществ и материалов, используемых человечеством. К созданию многих из них приложил руку Герхард Эртль».

«Герхарда Эртля, ставшего в этом году лауреатом Нобелеской премии по химии «за исследования химических процессов на твердых поверхностях», многие ученые вообще считают основателем «науки о поверхности» Впрочем, с этим трудно согласиться. Нисколько не умаляя выдающихся достижений нового нобелевского лауреата, приходится признать, что его работы сделаны гораздо позже исследований, проведенных другими немецкими химиками, и далеко не только немецкими. Но химия – наука медленная, требующая длительных и в большинстве своем безуспешных экспериментов. Как и в России, в химии нужно жить долго. Недаром Нобелевские премии в этой области практически всегда получают немолодые исследователи. А многие, не менее достойные ученые, просто не доживают до своего возможного триумфа.

Гетерогенным катализом до Эртля занимались сотни ученых: взять того же Фрица Габера, именем которого назван берлинский институт, где работает нынешний нобелевский лауреат. Именно Габер разработал синтез аммиака на твердых катализаторах, позволивший Германии обойтись без импорта селитры -нужной отнюдь не только для выращивания баварской капусты, но и для производства пороха. Габер тоже получил Нобелевскую премию (1918 году) и обеспечил Германии огромные преимущества при производстве вооружений….

Геторогенный катализ успешно изучали и отечественные ученые, прежде всего знаменитый Владимир Ипатьев. Академик Ипатьев в 1930 году остался в Америке и получил в свое распоряжение прекрасно оборудованную лабораторию, в которой разрабатывал синтез высокооктанового авиационного топлива с использованием гетерогенных катализаторов. И разработал, да так успешно, что его топливо позволило английским истребителям без переделки двигателей увеличить скорость на 50-70 километров в час….

……академик Валерий Лунин называет выбор Нобелевского комитета совершенно правильным, достойным решением.

Итак, что же сделал немецкий ученый в этой области?»

Обратим внимание на перенос знаний из одной передовой области в свою, где он работал.

«В начале 60-х годов прошлого века началось бурное развитие полупроводниковых технологий, предполагающих использование СВЕРХЧИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ. Специально для исследования этих материалов была разработана вакуумная техника, с помощью которой можно было изучать полупроводники, не загрязняя их пылью воздуха, да и самим воздухом. Герхард Эртль ПЕРВЫМ догадался применить революционную методику для изучения поверхности КАТАЛИЗАТОРОВ и получил совершенно уникальные результаты…

Изучение соединения азота с водородом - наилучший пример использования данных фундаментальной науки в практических целях. Так, определение «лимитирующей стадии» процесса является рутинной и обязательной ступенью изучения любой реакции. Лимитирующая стадия - самая медленная из реакций многостадийного процесса, полностью определяющая его скорость...

На практике же определение лимитирующей стадии реакции азота с водородом, катализируемой твердым порошкообразным железом с добавкой калия, позволило модернизировать катализатор и резко повысить результативность процесса (получение аммиака). Этот опыт заложил основу для производства искусственных удобрений путем редукции азота». Это первое прекрасное решение Эртля.

Рис.1
Рис.1.

На рис.1 приведена схема классического процесса Габера-Боша - получения аммиака из водорода и азота.

Второе решение. «Откликаясь на требования защитников окружающей среды и очевидные потребности жителей городов, он стал изучать реакции превращения угарного газа в безвредный углекислый газ – эта реакция используется в каталитических дожигателях топлива, устанавливаемых на выхлопных трубах автомобилей. В своих исследованиях , он использовал в качестве катализатора металлическую платину, но сейчас чаще применяется другой металл из группы платиноидов, а именно палладий (отметим, что большая часть палладия в мире производится на нашем комбинате «Норильский никель») Наш ли комбинат, - это вопрос.

«Третьей областью интересов нобелевского лауреата стали так называемые топливные элементы, которые должны заменить, на будущих электромобилях аккумуляторы для электродвигателей. Топливный элемент - это по сути своей хитрое устройство, где происходит прямое преобразование химической энергии в электричество, то есть так же, как в обычном автомобильном аккумуляторе, но с двумя важнейшими отличиями. Топливный элемент не нуждается в зарядке, поскольку состав электролита не изменяется, и к тому же он работает «вечно», точнее, до тех пор, пока в него поступают топливо и окислитель…. Эртль исследовал топливные элементы, в которых топливом является водород, а окислителем – кислород воздуха. Образование электрического тока в элементах, протекающее с использованием твердого катализатора, является процессом, обратным известному электролизу воды, при котором образуются водород и кислород».

Рисунок 2, топливного элемента я взял из сети и он приведен ниже. Но вот, что интересно, электролиз воды – это разложение воды на водород и кислород Возможность проведение обратного процесса, конечно, была известна, но тем, кто впервые встречается с ним, он вызывает восхищение. Действительно, молекулярный водород под действием катализатора превращается в атомарный водород, а затем в протон и электрон. На другом катализаторе молекулярный (атомарный?) кислород соединяется с протонами и электронами, образуя воду.

Рис. 2.
Рис. 2.

На основании работ Эртля теперь можно хранить водород в громадных количествах на твердых металлах в нанотрубках размером в одну миллионную долю миллиметра. Отвлечемся на секунду.

В том же журнале приведена статья «Холостой выстрел», в которой приводится очень наглядный пример обратного процесса. Есть ярмарка свадеб. А теперь появилась ярмарка разводов. Вернемся к работе лауреата.

Из приведенных реакции, можно увидеть, что нигде не фигурируют возбужденные молекулы водорода и кислорода, которые могут играть в процессе существенную роль.

Сейчас готовится к печати статья под названием «Феномен горения воды». В ней рассмотрены реакции, происходящие в воде за границей качества. Она будет опубликована в письмах ЖТФ. Там будет, упомянут и процесс электролиза. Мы можем предположить, что и для обратного процесса электролиза можно провести экспериментальные исследования, чтобы посмотреть поведение топливного элемента за границей качества. Там нас могут ожидать не только любопытные, но и возможно очень полезные для практики результаты.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    Конференция     О поверхности, которую изучали тысячи, а премию получил один.