CC BY
31
тогда тройка лидеров, в том числе и Россия, должна будет платить от 1000 до 1500 долларов. Но мы пока не Америка и Германия, и те сегодняшние 600 долларов находим с трудом через спонсоров или собираем с более или менее состоятельный минералогов. Пока мне удавалось блокировать новую систему, но рано или поздно ее «пробьют». Впрочем, проблема международных взносов стоит не только перед Россией. Состоятельный Израиль не платил взносы шесть лет и исключен из состава ММА.
Заключение В работе 19-го съезда ММА приняли участие 847 человек из 50 стран. Примерно такое же число участников, 896 человек, было и на предыдущем съезде в Эдинбурге (Великобритания), в 2002 г. Очевидно, активный международный потенциал, определяющий мировую политику в минералогической науке, составляет не более 900—1000 человек.
В этом очерке, следовало бы, как это принято, изложиты свои впечатления о Японии и японцах. Я в Японии уже в четвертый раз и в своих публикациях писал и о стране, и о народе («Геолог Севера», 1992, 9 окт.; Вестник, 2003, № 2). Несомненно, это своеобразная страна и удивителыный народ (вернее народы: из 127 млн человек населения 1.5 млн составляют представители неяпонских националыностей), сделавший свои далеко не во всем гостеприимные острова почти что раем. С каждой поездкой убеждаешыся, что Япония разная и японцы неодинаковы. Но есты у них много общего — это неистребимая любовы к стране, стремление к ее укреплению, обогащению, обустройству, целеустремленносты, трудолюбие. А государство заботится прежде всего о своих гражданах. Всеми новыми разработками, изобретениями, устройствами, которые создали мировую славу Японии, обеспечивается в первую очереды японский
народ, а потом уже инновации представляются на мировой рынок. Я обратил внимание на две новинки, которых пока нет нигде, абсолютно бесшумный кондиционер и прибор для курящих, втягивающий в себя дым. Японцы чрезвычайно чистоплотны, нигде не увидишы ни брошенной бумажки, ни окурка. И вообще куриты на улицах нелызя. Они бережливы, не тратятся понапрасну, хотя уровены со-стоятелыности высокий. Еще одна при-влекателыная черта японцев — органическое сочетание традиций и новаций. Это проявляется и в быту, и в одежде, и в кулытуре. На приемах и вечерах нас привлекали, например, модернизированные древние танцы под барабанный бой и танцы лывов и драконов, а на улицах — соседство японцев и японок в традиционных кимоно и в строгих европейских костюмах. Япония стремителыно рвется в будущее со всем лучшим из своего прошлого.
Академик Н. Юшкин
Проблемы in situ исследования процессов кристаллообразования и формирования наноструктурированныгс материалов на 19-м съезде ММА
Мой интерес на 19-м съезде Международной минералогической ассоциации (ММА) был сосредоточен в основном на следующих научных сессиях:
— исполызование новейших методов для in situ наблюдения зарождения и роста кристаллов;
— текстурообразование и рост кристаллов в геонауках;
— зарождение и агрегация от мак-ро- до наноматериалов;
— фазовые переходы и термодинамическое моделирование минералов и пород;
— структура и физические свойства расплавов и стекол;
— последние достижения в изучении наночастиц в науках о Земле и планетах;
— био-, геограницы в минералах;
— механизм и кинетика фазовых превращений.
Ниже дается краткий обзор докладов, прозвучавших на первых трех сес-
сиях. Эти сессии были организованы Комиссией по росту кристаллов и поверхностным процессам ММА. Комиссия объединяет представителей 24 стран и проводит доволыно болышую работу по объединению и координации ростовиков разных стран. Особенно активно она работала в последние годы. На счету комиссии — организация в 2005 г. специалыной сессии «Рост минералов и связанные с ним процессы» на Голыдшмидтовской конференции в Москве (Айдахо, США), Международного симпозиума по межфаз-ным явлениям в минералогии (Сендай, Япония), рабочей встречи «Поверхностная реактивносты в минералах» (Милан, Италия). На прошедшем в Кобе съезде на посту председателя комиссии Корнелиса Военсдрехта (Нидерланды) сменил Катцуо Цукомото (Япония). На заседании комиссии была еще раз подтверждена необходимость и плодотворносты ее работы. Проблемы
образования и роста кристаллов продолжают оставатыся ключевыми в решении многих вопросов минералогии, петрологии и геохимии. Существенный прогресс достигнут в эксперимен-талыном изучении и теоретическом описании процессов кристаллообразования в самых разнообразных условиях — от процессов кристаллизации в земных условиях до кристаллизации минералыного вещества в космическом пространстве.
In situ наблюдения — это наиболее бурно развивающееся и информативное направление в исследовании процессов роста кристаллов и строения межфазных поверхностей. Атомно-силовая микроскопия (АСМ) теперы стала рутинным инструментом экспери-менталыного изучения кристаллообразования. Благодаря широкому внедрению АСМ в in situ изучение роста кристаллов получены новые данные, заставляющие пересматриваты многие
устоявшиеся представления. Так, в докладе А. А.Чернова, У. Д. Юрео и др. (США, Россия) было показано, что созданная в 1951 г. Бартоном, Кабрерой и Франком BCF-теория, служившая основой для теоретического обобщения ростовых данных в последние полвека, требует существенной ревизии. Новые данные заставляют обращаться к некосселовской модели кристалла. Кстати, необходимость такого подхода к описанию процессов кристаллообразования я начал пропагандировать еще несколько лет назад в своей кватаронной концепции.
Из других докладов, озвученных на первой сессии, следует упомянуть сообщение М. Ватанабе с соавторами (Япония) по in situ наблюдению структуры и свойств расплавов, в котором методами высокоэнергетической рентгеновской дифракции установлены особенности механизма зарождения в переохлажденных расплавах. Известная проблема длительного удержания расплава в состоянии глубокого охлаждения этими авторами разрешена путем использования техники электромагнитной левитации. На основании прямых экспериментальных данных установлено, что упорядоченные кластеры ико-саэдрического типа существуют в расплавах даже вблизи равновесия, а центрами кристаллизации становятся кластеры более крупных размеров. Оба эти факта также прогнозировались кватаронной концепцией.
Совершенно уникальные возможности исследования поверхности и поверхностных процессов на наноуровне были продемонстрированы в докладе А. Луттге и Р. Арвидсона (Хьюстон, США). Речь шла о новом неразрушающем методе —вертикальной сканирующей интерферометрии, которая позволяет изучать с наноразмерным разрешением даже очень медленные процессы (до 1011 моль/м2/сек) на реакционных поверхностях. Были изучены процессы растворения ряда минералов — карбонатов, сульфидов, полевых шпатов и т. д. В некоторых аспектах метод вертикальной сканирующей интерферометрии представляется более перспективным по сравнению с методами атомно-силовой микроскопии и рентгеновской фотоэлектрической спектроскопии. Этот метод крайне ценен для исследования процессов взаимодействия минералов с микробами и может сыграть важную роль в решении проблем геобиологии, микробиологии и биоинженерии.
На этой сессии были представлены еще несколько новых методов визуализации процессов, происходящих на границе фаз во время роста кристаллов: близинфракрасная микроскопическая интерферометрия (МЯ-МЬ) (доклад Й. Инатоми, Аэрокосмический институт, Япония), рентгеновская микротомография (доклад Л. Баумгартнера и др., Университет Лозанны, Швейцария), интерферометрия фазового сдвига (X. Сатох, И. Нишимура и др., Университет Тохоку, Япония). Первый из них эффективен для наблюдения процессов структурного упорядочения в расплавах при
росте кристаллов, второй — для изучения механизма кристаллизации метаморфических минералов, а третий позволяет измерять элементы топографии поверхности и скорости растворения в течение длительного периода времени (~ 24 часа). Кроме того, специальные оптические методы (микроскопия дифференциального интерференционного контраста и фазового контраста) позволяют наблюдать in situ элементарные процессы на растущих кристаллах белков, в том числе отдельные примесные флюоресцирующие молекулы белков на поверхности кристалла, дислокации и другие дефекты (японско-китайская группа исследователей во главе с Г. Сазаки).
Чрезвычайно плодотворно для исследования in situ процессов формирования и агрегации нанокристаллов используются традиционные методы высокоразрешающей трансмиссионной электронной микроскопии (М. Вонг, Г. Ма, Д. Жи и Н. Минг из национальной лаборатории твердотельных микроструктур, Китай). Новизна
здесь заключается в том, что эти методы были адаптированы для исследования динамических процессов. In situ наблюдались процессы структурной неустойчивости наночастиц, миграции атомов, поверхностной реконструкции. В докладе основное внимание было уделено процессам структурной флуктуации, агрегации и коалесценции нанокристаллов Ж>2.
Целый ряд докладов с in situ наблюдением процессов роста и растворения кристаллов упомянутыми выше методами были представлены также на по-стерной сессии.
На второй сессии, «Текстурообра-зование и рост кристаллов в геонауках», главным образом обсуждались особенности генезиса конкретных минералов и формирования структуры сложных минеральных объектов. В докладе В. Соломотова (США) обсуждалась роль миграции границ зерен, остваль-дова созревания, фазовых трансформаций и динамической рекристаллизации в формировании текстуры (размера зерен) мантийных материалов Земли и планет. Проблемы кинетики роста зерен в эволюции текстур, роль локальных напряжений и транспортных явлений в процессах метаморфической кристаллизации рассматривались в докладах Т. Охучи (Япония), Дж. Уилера (Великобритания), Р. Абарта (Германия), В. Дутрова (США). Два доклада (К. Путнис, Германия; Я. Парсонс, Великобритания) были посвящены роли процессов растворения и осаждения в формировании текстур замещения. Новый механизм образования радиально-дендритных оолитов был предложен в докладе Н. П. Юшкина (Россия). И.
Член-корр. А. М. Асхабов делает доклад о кватаронной концепции роста кристаллов и формировании наноминералов
г® ^ес&Яик, август, 2006 г., № 8
Бонев и Р. Атанасова (Болгария) дали новую неколлоидную интерпретацию генезиса колломорфных пиритов как микрокристаллических агрегатов. Патриарх минералогической кристаллографии И. Сунагава (Япония) дал анализ полувековой истории исследования кристаллов кварца, сдвойникованных по японскому закону. Как выяснилось, в этом, казалось бы, ясном вопросе еще
много непонятного как в плане классификации границ, так и в интерпретации самих двойников. Еще один доклад по кварцу (М. Кавасаки и др., Япония) касался роли дислокаций в образовании центров роста на растущих гранях и их морфологической устойчивости. В ряде докладов, основанных на экспериментальных исследованиях, предлагались новые модели формирования ос-цилляционной зональности в кристаллах оливина (Т. Нишияма и др., Япония), размерного распределения плагиоклазов в базальтах (Е. Пупер и др., Франция), дефектного строения гидротермальных бериллов (Г. Симон и др., Германия).
Интересные сведения по кристаллизации космических материалов были приведены в докладе К. Цукамото с соавторами (Япония). Моделировались условия формирования космической пыли из газовой фазы, хондритов — из расплава, рассматривались особенности кристаллизации силикатных частиц в хондритах и частиц оливина в метеоритах. Эксперименты проводились в условиях левитации. Из сравнения экспериментальных и природных материалов сделан вывод, что космический ма-
териал сформировался в условиях больших переохлаждений (300—500 °К) и высоких скоростях охлаждения (сотни градусов в секунду).
Третья сессия, посвященная проблемам зарождения наночастиц, их агрегации и роли в формировании мак-ро- и наноматериалов, включала в себя восемь устных и четыре стендовых доклада. Первый доклад, Р. Кобаяши (Уни-
верситет Хиросимы, Япония) и Дж. Уоррена (Центр материаловедения и металлургии национального института стандартов и технологии, США), подводил итоги теоретических исследований процессов образования трехмерных поликристаллических структур. При этом известная модель фазового поля межфазных границ (твердое тело — жидкость) была расширена с учетом межзеренных границ. Модель использована для описания процессов затвердевания в условиях множественного за-родышеобразования, формирования межзеренных границ и последующей эволюции структуры зерен. Вторым на этой сессии был мой доклад, в котором проблемы роста кристаллов и образования наноматериалов интерпретировались в рамках кватаронной концепции. Довольно близкие к моим идеи развивались в докладе М. Ишикавы «Самоорганизация коллоидных частиц и проблемы зарождения» (Институт технологии, Япония). Им определены условия, при соблюдении которых, агрегацию коллоидных частиц можно описать на языке теории зарождения и роста кристаллов. Вообще проблема упорядочения коллоидных частиц и
образования так называемых коллоидных кристаллов вызывает в последние годы большой интерес. Это одно из направлений получения двумерных и трехмерных материалов, фотонных кристаллов, которые находят чрезвычайно широкое практическое применение. Один из вариантов быстрого получения пленочных монокристальных структур из коллоидных частиц с использованием сильных «стригущих» потоков был предложен в докладе Т. Савады (Национальный институт материаловедения, Япония). Механизмы самоорганизации нанокристаллов, приводящие к некристаллографической морфологии образующихся объектов, рассматривались в докладе X. Гарсия-Руиза (Университет Гранады, Испания). Самоорганизационные явления в условиях осаждения частиц в диффузионно-ограниченных системах были предметом изучения группы китайских исследователей из национальной лаборатории твердотельных микроструктур (Му Ванг и др.). Изучались особенности латерального роста кристаллов КН4С1, осаждающихся на различных подложках. В этом процессе в определенных условиях происходит образование периодических структур на поверхности агрегатов кристаллов.
Одна из последних идей, которая получает все большее распространение, заключается в том, что особенности зарождения кристаллов играют ключевую роль в формировании мик-ро- и нанофаз, в архитектуре формирующихся супрамолекулярных функциональных материалов. Некоторые новые достижения в инженерии наноструктур, в управлении генезисом особых фиброструкгурных материалов обсуждались в докладе И. Лиу (Национальный университет Сингапура).
Обобщающий доклад по механизму зарождения и роста кристаллов инсулина сделал К. Войзуми (Япония). Для меня было интересно узнать, что зарождению кристаллов инсулина всегда предшествует этап образования так называемых концентрационных капель. Эти «капли» — не что иное, как кватаронная фаза, по моей терминологии. Приводились картинки, иллюстрирующие процесс прямого перехода этих капель в кристаллические зародыши.
Стендовые доклады на этой сессии были посвящены роли самоорганизаци-онных эффектов в формировании не-
Профессор И. Сунагава и член-корр. РАН А. Асхабов
обычных форм ряда конкретных минералов: сферул рутила (Дж. Ма и др., Китай), нитевидных и скелетных кристаллов пирита и галенита (Р. Атанасова, И. Бо-нев, Болгария; X. Г арсиа-Руиз, Испания), самоорганизованных наночастиц магнетита из метеоритов (Дж. Назама и др., Япония). Внеземные частицы магнетита, в отличие от земных, имеют необычную огранку. Они встречаются в виде «ромбических додекаэдров», различные способы агрегации которых, включая двойникование, приводят к формированию всех наблюдаемых форм.
Таким образом, заявленная в программе цель экспансии минералогии в наномир на этих сессиях вполне достигнута. Нанообъекты и нанопроцессы стали неотъемлемыми элементами минералого-кристаллографических,
кристалломорфологических и кристаллогенетических исследований.
В целом 19-й съезд ММА прошел на высоком научном и организационном уровне. К сожалению, роль и участие российских минералогов с каждым разом снижается. Исключение составляют сыктывкарские минералоги, которые традиционно активно участвуют в международных минералогических форумах. Примечательно, что на высокий пост вице-президента ММА на третий срок был переизбран Н. П. Юшкин. Прошедший съезд продемонстрировал, что Япония постепенно превращается в ведущую минералогическую державу мира. На трех научных сессиях, обзор которых был дан выше, из 42 устных докладов 18 докладов сделали японские исследователи. По другим
странам расклад был следующий: США — 7, Германия — 2, Испания — 2, Россия — 2, Франция, Италия, Швеция, Канада, Китай, Сингапур, Болгария, Норвегия — по 1 докладу. Еще одна особенность современной минералогии связана с чрезвычайно широким внедрением в исследование минерального вещества новейших методов. Многие из них даже не известны нам. Таким образом, инструментальное отставание российской минералогии становится все более заметным. Отсюда недалеко и до идейного отставания, в котором мы все еще не утратили своих позиций.
Надеюсь, что на следующем съезде ММА в Венгрии участие российских минералогов будет более активным.
Член-корр. А. Асхабов
Содружество сессий
Новая встреча с Японией. Практически год мы готовились к поездке. Благодаря современным средствам компьютерной связи участие в работе ММА-19 началось задолго до начала съезда. Оплата оргвзноса, бронирование гостиницы, общение с визовыми службами, ориентация в научных сессиях, необходимость участия в них и других мероприятиях осуществлялась через систему Интернет. Все это отнимало время, но значительно упростило путешествие. С момента приземления самолета в аэропорту Нарита (г. Токио) мы достаточно свободно ориентировались, добираясь до станции Шимин Хироба, где был расположен наш отель Портопиа (через галерею со второго этажа отеля или через небольшую площадь перед отелем можно было попасть в Международный конференц-центр города Кобе — наше рабочее место на период работы ММА-19).
Участвуя в работе съезда, мы с интересом наблюдали интеграционный процесс самых разных научных направлений и возникновение на основе этого процесса новых наук на фоне экспансии нано-, био- и космического направлений минералогии. Всего на съезде работало 36 научных сессий, которые курировали Совет ММА, рабочее собрание, восемь комиссий, две рабочие группы. С моей точки зрения, Комиссия по прикладной минералогии (КПМ) работала достаточно активно,
а необходимость сотрудничества с другими комиссиями записана в протокол.
Если сделать краткий экскурс в историю, то КПМ начала функционировать благодаря президенту ММА-17
Тони Налдретту (Великобритания) на ММА-14 (США, Стенфорд, 1986). Комиссия по прикладной минералогии тесно сотрудничает с Международным советом по прикладной минералогии (МСПМ), с 1989 г. в Монреале (Канада), спонсируя сессии на международных конференциях по прикладной минералогии.
Было решено, что МСПМ будет работать в середине четырехгодичного перерыва работы ММА, при этом МСПМ и КПМ будут объединяться как в очередных ММА, так и в промежуточных международных конференциях
по прикладной минералогии для курирования и спонсирования сессий прикладной минералогии. Это соглашение было подтверждено в 2004 г. на рабочем собрании КПМ почти единодушным голосованием (три голоса «против») в Агуас-де-Линдоиа (Бразилия) в период работы МСПМ. Следует отметить, что КПМ достаточно сильно акти-
Слева направо: президент ММА Такамитсу Яманака (Япония), вице-президент ММА Н. Юшкин (Россия), секретарь ММА Мэрис Охненстеттер (Франция)
