ОСНОВАНИЯ Облучательной Технологии. (Химия 2)

29.10.2025

ОСНОВАНИЯ Облучательной Технологии. (Химия 2)

Станислав Ордин.

Российская Академия Наук.

Абстракт. Используя Частные (Локальные) Закономерности и Абстрактные (Шизофренические) Модели можно построить лишь имитацию Общей Картины Природы. Так что, не используя Фундаментальные Законы, мы просто обречены лишь на имитацию прогресса, двигаясь к цели как неживые броуновские частицы, и тратя на это неразумное движение целые Жизни. А с учётом того, что большую часть «НАХОДОК» предыдущих поколений новые поколения и не узнают, то целые Жизни тратятся впустую.

При этом создание новых материалов вышло, из-за ограничений технологического оборудования, на насыщение, т.к. уже достигнуты пределы используемых самой технологией материалов. В условиях, когда использование традиционных Факторов: Химия, Температура, Давление – вышло на насыщение, необходимо вводить новый Фактор, отличный от Нормальных (Земных) Условий. Тем самым, можно реально получить принципиально новые свойства материалов. Таким новым Фактором может стать использование резонансного рентгеновского облучения, с помощью которого можно добиться принципиально новой Химии – Химии, основанной на взаимодействии не внешних, а внутренних электронных оболочек атомов.

Ключевые слова: адиабатическое разложение энергии, внешние электронные оболочки, Ионизационные Потенциалы, экстремальные характеристики материалов, внутренние электронные оболочки.

Создание уникальных материалов, в принципе, определяется тем, насколько мы можем отойти от Нормальных (Земных) Условий. Фактически мы перебираем химические варианты, пройденные Историей поверхности Земли [1]. И немного случаев, когда создан материал, которого на поверхности Земли ранее не существовало. И мне повезло познакомиться и поработать с человеком, Борисом Николаевичем Шарупиным, который расширил границы технологии до предела. Ещё будучи студентом 3 курса Ленинградского Технологического Института, первоначально в пламени хлора он создал не существовавший ранее на Земле материал – нитрид бора. В последующем в Государственном Институте Прикладной Химии он освоил технологию его получения в пламени фтора и вырастил ромбоэдрические совершенные кристаллы нитрида бора и графита (благодаря, в том числе и моим исследованиям) [2,3]. А полученные Шарупиным высокоупорядоченные пирокристаллы ромбоэдрической фазы нитрида бора, благодаря их диэлектрическим свойствам, стали ключом к пониманию и свойств графита, и свойств слоистых кристаллов, вообще.

То, что находится в глубине Земли (возникшее в «Неземных» Условиях) мы, по большому счёту, фактически не знаем, а то, что прилетает к нам в виде астероидов или то, что изучаем в далёком космосе, мы обычно пытаемся также анализировать в привычных «земных» преставлениях (если не используем спекулятивные теории). Так, обнаруженные в осколках астероида алмазики, более твёрдые, чем «земные», пытаются интерпретировать как нано-структурированные. Но эта «Идея», как и «Графен» [4, 5], всего лишь дань НАНО-моде, а предельных характеристик кристалла «земного» алмаза по адиабатическому разложению НАНО никак изменить не может, как не могут и четыре эквивалентных электрона внешних оболочек графита сделать чисто двумерную плёнку из гексагонов.

Чтобы затронуть базовые параметры материала надо и использовать его базовые параметры – химические связи атомов [6, 7, 8]. Но варианты использования химических связей за счёт внешних электронных оболочек уже практически все перебраны (тупой, но более полный их перебор – это работа для Искусственного Интеллекта).

Так, создание очень твёрдых материалов, в частности кубического нитрида бора не случайно базируется на использовании высоких давлений. Но даже использование максимально допустимого импульсного сверхвысокого давления более 100 кБар, по методу взрыва в камере высокого давления, фактически не меняет силу связи в кубическом нитриде бора. Погрешность регистрируемого потолка отражения (небольшой провал) определялась преимущественно степенью обработки отражающей поверхности кристалла, который по твёрдости примерно был равен алмазу, а по вязкости превосходил алмаз (рис.1).

Рис.1. Анизотропия решёточных осцилляторов высокоупорядоченных пирокристаллов ромбоэдрической фазы и изотропное решёточное отражение полученного из ромбоэдрической фазы методом взрыва кубического нитрида бора и гамма-фазы нитрида бора.

На рис.1 также приведены спектры аморфного нитрида бора, в котором, как видно из рисунка, между ионами бора и азота действуют преимущественно межслоевые связи, образуя гамма-фазу

Горячепрессованные образцы из порошка аморфного нитрида бора прекрасно демонстрируют сохранение химических связей внешних оболочек, только связей исключительно межслоевых при более высокой их концентрации (рис.1, гамма-фаза), а холоднопрессованные демонстрируют большее затухание из-за рассеяния на границах кристаллитов, но качественно полностью согласуются с тем, что основные решёточные диполи соответствуют межслоевым связям.

В кристалле кубического нитрида бора присутствовала небольшая неоднородность, которая проявляется и в небольшом искажении купола решёточного отражения, и в коэффициенте преломления в видимой области, который определялся вариациями края запрещённой зоны вблизи значения четыре с половиной электронвольт.

Нижняя граница пика решёточного отражения определяется жёсткостью ионно-ковалентной связи атомов, ионов в нитриде бора, а судя по нейтронным исследованиям, и ковалентной связи нейтральных атомов в графите. А верхняя граница этого пика определяется плазменной добавкой за счёт диполя в решётке нитрида бора, образованного ионами бора и азота. В графите эта добавка практически равна нулю, но есть плазменное отражение на свободных носителях, которое и экранирует слабые (нулевые) рефлексы отражения, но наблюдаются в пропускании тонких слоёв графита. Так что решёточные колебания в графите, практически совпадающие с частотой нижней границы решёточного отражения нитрида бора.

Как видно из рис.1, анизотропия жёсткости ковалентной связи атомов в кристаллической решётке ромбоэдрического нитрида бора и также в графите составляет примерно полтора. А с учётом того, что межслоевых связей в решётке в три раза меньше (это видно и по более узкому пику отражения при поляризации перпендикулярно слоям-гексагонам, то анизотропия – суммарная жесткость связи слоёв-гексагонов – слабее внутри слоевой, всего лишь в четыре с половиной раза. Так что и в нитриде бора, и в графите, как и во всех слоистых кристаллах, слоистость связана просто с тем, что в плоскости более слабой связи возникают в большей степени дефекты. Таким образом, моноатомный слой графита или нитрида бора можно оторвать липкой лентой от кристалла с таким же успехом, как и моноатомный слой кремния с поверхности кристалла. Не удастся его оторвать и от аморфной фазы, т.к. минимальные частоты решёточного отражения хоть и ниже, чем в межслоевые в кристаллах, но не на порядки, а в разы.

Таким образом отлаженная, но модернизированная – смещённая в видимую область ИК-диагностика, позволяет, в принципе, регистрировать силу связи в молекулах, превышающую максимально достигнутую в гексагонах нитрида бора и графита.

Но обычными методами можно лишь совершенствовать укладку атомов – получить более совершенную кристаллическую структуру, но никак не усилить в ней ионно-ковалентные связи. Обычно используемые в технологии давления и температуры, фактически, имеют предел, близкий к энергии испарения создаваемых материалов. Также как и оптические технологии, в том числе и лазерное или плазменное напыление, не более чем стремятся к этому пределу И этот предел для выращиваемых материалов, определяемый нормальной Химией, ковалентными и ионными связями в материалах, образовавшихся при взаимодействии верхних энергетических уровней атомов, соответствующих Первому Ионизационному Потенциалу. Он же фактически и определяет размер атомов (рис.2), иногда ошибочно называемый Ван-дер-Ваальсовым радиусом (что справедливо лишь для инертных газов). Соответственно, и плотность материалов, которая колеблется для разных элементов, но в конденсированном состоянии у всех примерно одного порядка.

Рис.2. Закономерные периодические вариации размера атомов химических элементов от атомного номера на фоне монотонного роста с сохранением порядка величины для всех атомов.

На рис.2 сведены данные из разных источников. Количественно они несколько отличаются, но качественно, как видно из рис.2, хорошо согласуются и друг с другом, и с плотность материалов, которая, согласно периодическому закону, колеблется для разных элементов, но в конденсированном состоянии примерно одного порядка для всех атомов.

Принято считать, что Квантовая механика полностью описывает свойства атомов, и на её основе и надо конструировать новые материалы. Но это не совсем так, а вернее совсем не так. И показанные на рис.2 атомные радиусы, и различные энергетические характеристики элементов имеют соответствующую Закону Менделеева периодичность, которая просто соответствует комбинаторике квантовых чисел, вошедших в уравнение Шредингера. Тогда как уравнение Шредингера даёт катастрофический рост энергии разрешённых состояний электронов и, фактически, запрещает рост радиуса атомов.

Но Планк с Эйнштейном были правы, усомнившись в правильности уравнения Шредингера [9]. Это уравнение лишь грубая подгонка Реальности под некорректно используемые математические мнимости [10]. Периодичность энергетических уровней электронов за счёт подбора (вполне разумного) квантовых чисел оно даёт, но при этом даёт катастрофическое расхождение и размеров атомов, и расчётных уровней энергии с экспериментальными при увеличении атомного номера. Так что современная Квантовая Механика описала более-менее строго лишь атом водорода, модель которого и используется в основном в твёрдом теле. А химическую связь вообще она описала чисто спекулятивно. Так что в рассуждениях надо отталкиваться от надёжно установленных эмпирических экспериментальных закономерностей, а не от чистых фантазий, спрятанных за наукообразной «квантовой» терминологией.

Аналогично поведению Первого Ионизационного Потенциала для разных атомов меняются и макроскопические характеристики материалов – конденсированных сред из этих атомов (рис.3)

Рис.3. Периодические вариации уровней энергии свободных и конденсированных химических элементов от атомного номера с сохранением порядка их величин для всех атомов.

С использованием экстремально достижимых высоких давлений, скажем между наковальнями из алмазов, связывали и ранее некоторые попытки выйти за рамки привычных химических реакций и создать материалы с необычными свойствами. Так, заявлялось, что в микрообразцах был получен металл с неэкранированной полярностью.

Но это позволяет лишь чуть-чуть сместиться в область не учитываемых при химических взаимодействиях глубоких уровней, которые генетически сопряжены со Вторыми и последующими Ионизационными Потенциалами [11]. Так что если не использовать силу ядерного взрыва (а при ядерных испытаниях анализ на предмет «ненормальных» химических элементов и не производился), то технологически достижимых давлений для столь плотного сжатия атомов, чтобы началось взаимодействие глубоких электронных уровней недостаточно. Ведь уже Второй Ионизационный Потенциал для одного и того же атома отличаются от Первого в разы (Рис.4).

Рис4. Периодическое изменение первых пяти ионизационных потенциалов из работы Stanislav Ordin «FOUNDATIONS OF QUANTIZATION»

А возбуждение электронов внутренних оболочек, как видно из рис.4, требует энергии гораздо больше Первого Ионизационного Потенциала: на порядок для лёгких атомов и на порядки для тяжёлых атомов.

И главная установленная экспериментально Закономерность это то, что все «нормальные» материалы имеют базовые характеристики одного «земного» порядка величины. И это определяется тем, что периодический дребезг энергии верхней электронной оболочки происходит на фоне монотонно меняющегося среднего уровня энергии, и лежит этот дребезг в полосе одного порядка. Так что этот средний уровень энергии для единожды ионизированных атомов вполне описывается водородоподобной квазиядерной моделью.

И, строго говоря, технически достижимых в используемых технологиях давлений и температур, как видно из экспериментов с нитридом бора, графитом и прочими тугоплавкими материалами, недостаточно, чтобы заработала химия атомных связей, определяемых глубокими уровнями.

Так что для получения сверхплотных, сверхтвёрдых и сверхжаропрочных тонких покрытий нужно использовать облучение материалов рентгеном на частотах, резонансных с энергетическими уровнями внутренних электронных оболочек. По этой облучательной технологии можно получать, в принципе, и НАНО-слои полупроводников с ширинами запрещённой зоны больше, чем у обычных диэлектриков.

Конечно, получать сверхплотные материалы по облучательной технологии, можно в принципе, но лишь с соблюдением специфических условий. И в первую очередь, чтобы достичь взаимодействия глубоко ионизированных атомов, необходимо, чтобы не происходила рекомбинация электронов с внешних электронных оболочек на внутренние. Проще всего этого достичь в плазме, что максимально, использовав обычную Химию, и использовал Б.Н. Шарупин при выращивании пирокристаллов графита и нитрида бора [12].

И начинать создавать сверхплотные материалы, видимо, надо с этих ЭЛЕМЕНТАРНЫХ материалов: графита и нитрида бора [13]. Также, в принципе, можно отталкиваться и от технологии высокотемпературного выращивания кристаллов аналогично элементарному соединения карбида кремния, дополнив её резонансным рентгеновским облучением.

Хотя, если по порядку, то надо начинать с гелия. Твёрдый водород по облучательной технологии не получить – у него всего лишь один электрон и соответственно Первый Ионизационной Потенциал является и единственным. А вот твёрдый при комнате гелий, который в обычном состоянии можно получить при сверхнизких температурах лишь жидким, получить, в принципе, за счёт возбуждения обоих электронов можно. Но, как видно из рис.4, весьма затруднительно получать необходимое для этого интенсивное характеристическое для гелия рентгеновское излучение.

Таким же образом, весьма вероятно, но с аналогичной проблемой характеристического рентгеновского излучения можно получить и сверхтвёрдый, термостойкий литий. При этом при образовании соединений атомов за счёт внутренних электронных оболочек, электроны внешних оболочек будут с большой вероятностью обобщены, но структурную жёсткую связь атомов будут определять жёсткие связи за счёт внутренних. При этом и литий, и углерод станут вероятнее всего диэлектриками. В технологическом плане представляется более легко достижимым осаждение связанными за счёт внутренних электронов атомов углерода (жёлтая полоса на рис.4) из плазмы паров углерода, находящейся в его собственном характеристическом рентгеновском излучении (рис.5).

Рис.5. Схема возбуждения плазмы паров углерода из кристалла графита и осаждение её потоке характеристического рентгеновского излучения на подложку из кубического нитрида бора.

Так как углеродная плазма находится в потоке собственного характеристического излучения, то в ней высок процент глубоко ионизированных атомов углерода и, в принципе, можно получить не фиктивный графен, а тонкие слои углерода (2) на кристалле, скажем кубического нитрида бора. Так, используя прочные и тугоплавкие кристаллы, можно получить ещё более прочные и более тугоплавкие слои. Так, в принципе, можно начать переходить на Химию 2.

Анализ показанного на рис.1 решёточного осциллятора этого стойкого кристалла нирида бора позволяет, в спектре отражения, почувствовать, как отмечалось ранее, тончайшие изменения состояния атомов на поверхности с нанесённой плёнкой, а достаточно большая ширина его запрещённой зоны позволяет надеяться зарегистрировать и новые, в том числе высокочастотные решёточные осцилляторы в пропускании нанесённой плёнки.

И, в заключение, замечание общего характера.

Обнаружив Квантовые Эффекты, Физика проскочила к Квантовой сразу с Классической, пропустив, как показала НАНО-физика целый масштаб и Физику Пропущенного Масштаба со своими уникальными свойствами [14]. Аналогично, обнаружив слияние атомов при термоядерных реакциях, Физика проскочила масштаб взаимодействия не ядер, а глубоко ионизированных атомов. При этом синтез таких необычных молекул и их конгломератов просто не учитывался, т.к. их масштаб не нанометры, а пикометры. В принципе же ядерную технологию можно использовать для синтеза таких необычных молекул, но это и технически трудно, и имеет ряд ограничений. Тогда как резонансное рентгеновское облучение позволяет, в принципе, относительно «мягко» получать, скажем, жаропрочные слои на поверхностях изделий. И вообще, Химия глубоких электронных оболочек позволяет, в принципе, получить многое, в том числе и топливо с большим на порядки выделением энергии, чем при обычном химическом горении.

References

1. Handbook, USSR ACADEMY OF SCIENCES, ORDER OF LENIN INSTITUTE OF GENERAL AND INORGANIC CHEMISTRY, “Physicochemical Properties of Semiconductors”, Publishing House “NAUKA”, MOSCOW, 1979, 339 pp.

2. S.V. Ordin, B.N. Sharrupin, IR polarizer, Patent of SU, on January, 25 1994, priority from 05.02.1992

3. S.V. Ordin, [B.N. Sharrupin], Normal Lattice Oscillations and Crystalline Structure of Non-Isotropic Modifications of a Boron Nitride, J. Semiconductors (FTP), 32(9), 924-932, 1998.

4. Stanislav Ordin, Review Article, « Anti-Graphene», Open Access Journal of Physics and Science, Review Article, 2025. 2(1): 1-6. DOI: doi.org/10.61440/OAJPS.2025.v2.04

5. Stanislav Ordin, Keynote Presentations: ANTIGRAPHEN. Global Conference on Material Science and Nanotechnology, IRIS Scientific Group, Theme: Emerging Trends and Breakthroughs in Material Science and Nanotechnology, April 28-30, 2025

6. Stanislav Ordin, “ELECTRONIC LEVELS AND CRYSTAL STRUCTURE”, Journal of Modern Technology & Engineering {ISSN 2519-4836} Vol.3, No.2, 2018, pp.125-142 http://jomardpublishing.com/UploadFiles/Files/journals/JTME/V3N2/OrdinS.pdf

7. Ordin S.V., “C & BN-Foundation for Atomic-Crystalline Orbitals”, Global Journal of Science Frontier Research - Physics & Space Science, GJSFR-A, Volume 18, Issue 5, Version 1.0, pp. 17-47, https://globaljournals.org/GJSFR_Volume18/3-C-&-BN-Foundation.pdf https://globaljournals.org/GJSFR_Volume18/E-Journal_GJSFR_(A)_Vol_18_Issue_5.pdf,

8. Stanislav Ordin, Book: “Modern Physics”, », Lambert, 2020 (in eight languages), ISBN 978-620-0-48094-1, 196 pp.

9. Stanislav Ordin, Book: FOUNDATIONS OF QUANTIZATION, Jenny Stanford Publishing Pte Ltd, 2024, 494 рр, ISBN 978-981-5129-46-5 (Hardcover), ISBN 978-1-003-57061-5 (eBook). https://doi.org/10.1201/9781003570615 British Library Cataloguing-in-Publication Data, A catalogue record for this book is available from the British Library. https://www.routledge.com/Foundations-of-Quantization/Ordin/p/book/9789815129465

10. Stanislav Ordin, "Comprehensive Analysis of the ELEMENTARY Oscillator", the Journal of Electromagnetic Analysis and Applications (JEMAA), ISSN Print: 1942-0730, ISSN Online: 1942-0749, Scientific Research, An Academic Publisher, Manuscript ID: 9801939, Submission Time: 2024-02-01 09:36:26, DOI: 10.4236/jemaa.2023.156006 Vol.15 No.5, May 31, 2023. DOI: 10.4236/jemaa.2023.155005 54

11. Grigorovich, V.K. "Mendeleev's Periodic Law and the Electronic Structure of Metals": On the 100th Anniversary of the Discovery of the Periodic Law / [Academy of Sciences of the USSR. A.A. Baikov Institute of Metallurgy]. - Moscow: Nauka, 1966. 287 p.

12. B.N. Sharupin "Structure and properties of boron pyronitride", in the book. Ed. V.S. Shpaka and R.G. Avarbe "Chemical gas-phase deposition of refractory inorganic materials", 1976, Leningrad, GIPHH, 104 p.

13. Ordin S.V., “Quasinuclear foundation for the expansion of quantum mechanics", International Journal of Advanced Research in Physical Science (IJARPS), Volume 5, Issue 6, 2018, PP 35-45, Paper ID # 3115, https://www.arcjournals.org/international-journal-of-advanced-research-in-physical-science/volume-5-issue-6/

14. Stanislav Ordin, « Physical Bases of Nano», Crimson Publishers (Wings to the Research), Research & Development in Material Science (RDMS RDMS.001029. 22(1).2025, Volume 22 - Issue 1, 2663-2668. Submission: June 25, 2025, Published: August 18, 2025: Res Dev Material Sci. 22(1). RDMS. 001029. 2025. DOI: 10.31031/RDMS.2025.22.001029

15. Stanislav Ordin, « Irradiation Technology», Crimson Publishers (Wings to the Research), Research & Development in Material Science (RDMS)| Volume 22 - Issue 3, 2736-2740, DOI: https://doi.org/10.31031/RDMS.2025.22.001038 Manuscript ID: RDMS-25-OP-1105, Accepted September 1, 2025. Published: September 18, 2025 Res Dev Material Sci. 22(3). RDMS. 001038 2025. ISSN: 2576-8840 | COSMOS Impact Factor: 3.153.