Хрусталев Борис Петрович

Хрусталев Борис Петрович, (1939-1996), окончил факультет физики и основ производства Красноярского государственного педагогического института в 1962 году, работал в Институте физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) с 1965 по 1996 год, защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук в 1970 году, докторскую в 1994, профессор, заместитель директора по развитию инфраструктуры института с 1969 по1981 год, заместитель директора по науке с 1981 по 1996 год, заведующий лабораторией сильных магнитных полей с 1973 по 1996 год. Борис Петрович Хрусталев является известным специалистом в области физики магнитных явлений.

Первые работы Бориса Петровича были посвящены изучению ферромагнитного резонанса (ФМР) в тонких магнитных пленках. Им был разработан и сконструирован комплекс установок, позволивший провести исследование нескольких типов магнитных пленок, которые находились в то время в центре внимания магнитологов всего мира. Так, например, было изучено влияние «ряби» намагниченности и блочной структуры в пермаллоевых пленках на параметры ФМР в метровом и дециметровом диапазонах длин волн. Это влияние «ряби» и блочной структуры было использовано при отработке технологии изготовления практически важных пленочных образцов с малой шириной линии ФМР. Был изучен ФМР в широком диапазоне частот (100 – 7 000 Мгц) в пленках с периодической полосовой доменной структурой, для которой были обнаружены и исследованы поверхностные и обменные моды колебаний. Особенно интересно впервые проведенное Хрусталевым исследование резонансного поведения тонкопленочных структур, включающих ферромагнитные и антиферромагнитные слои, связанные обменным взаимодействием. Исследование таких структур стало позднее и осталось до сих пор одним из основных направлений физики тонких пленок, а впоследствии, нано-физики. Хрусталев впервые обнаружил и объяснил сильное влияние однонаправленной анизотропии, обусловленной межслоевым обменом, на величину резонансного поля, интенсивность, ширину и форму линии поглощения. Эти работы стимулировали развитие теоретических исследований связанных ферро-антиферромагнитных слоев.

По результатам этих исследований в 1970 году Хрусталев успешно защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук на тему «Резонансная и нерезонансная восприимчивость тонких магнитных пленок в метровом и дециметровом диапазоне длин волн».

Середина 1960-х годов была отмечена во всем мире необычайным интересом к исследованию веществ в экстремальных условиях, в частности, в сильных и сверхсильных магнитных полях. Институт физики не остался в стороне от этого движения. В июле 1966 году на теплоходе «А.Матросов» (рейс Красноярск – Дудинка - Красноярск) был организован Всесоюзный симпозиум по сильным магнитным полям при непосредственном участии Института физики СО АН СССР. В 1968 году Президиум Академии наук СССР принял постановление «О развитии работ по получению и использованию сверхсильных стационарных магнитных полей». В 1969 году в Институте физике была создана лаборатория сильных магнитных полей

В этом же году институт провел первую Всесоюзную конференцию по сильным магнитным полям. В то время, когда в Красноярске начинались эти работы, электроэнергию на нужды науки не жалели, на самом высоком государственном уровне было принято решение о выделении мощности двух гидроагрегатов Красноярской ГЭС для развития техники сверхсильных магнитных полей. Борис Петрович с большим интересом относился к этим работам, особенно, став заместителем директора по развитию инфраструктуры института в 1969, а с 1973 года возглавил лабораторию сильных магнитных полей. Под его руководством и при его непосредственном участии были созданы установки сильных стационарных магнитных полей, позволяющие генерировать на соленоидах различного типа магнитные поля до 25 Тесла. Создание этих установок потребовало колоссальной работы по развитию теории, техники и технологии конструирования соленоидов для генерации магнитных полей. Были предложены оригинальные методы расчета обмоток соленоидов Биттеровского типа с аксиальными каналами охлаждения, позволяющие рассчитывать соленоиды, набранные из проводящих пластин произвольной формы и с любой формой сечения каналов охлаждения. Был проведен теоретический анализ равно нагруженных полигеликс - обмоток соленоидов, в которых механические напряжения, возникающие под действием пондеромоторных сил, распределены равномерно по всему объему обмотки. Был предложен алгоритм и разработаны программы расчета реальных полигеликс - обмоток реальных соленоидов с учетом ограничений по механической прочности и тепловому режиму. На основе расчетов были изготовлены соленоиды различного типа, испытания которых проводились в Международной лаборатории сильных магнитных полей и низких температур во Вроцлаве (Польша), куда и сам Борис Петрович, и сотрудники руководимой им лаборатории неоднократно командировались для проведения совместных работ. В 1989 году был смонтирован и введен в эксплуатацию диссипативный водо-охлаждаемый соленоид с расчетным магнитным полем до 20 Тесла, установка СМП-2.

Разрабатывались также установки для генерации импульсных магнитных полей (В.Л. Яковенко, В.Е. Бриль), были сконструированы и изготовлены соленоиды импульсного магнитного поля многократного использования до 50 Тесла с длительностью импульса более миллисекунды.

Особое внимание уделялось технике измерений в сильных полях. В 1970-ые годы советская промышленность освоила выпуск Nb-Ti сверхпроводящего провода с приемлемыми для изготовления соленоидов параметрами. Хрусталев, понимая перспективность сверхпроводящих соленоидов для генерации магнитного поля, организовал их изготовление. Рабочая температура соленоидов 4,2 К. Такие соленоиды позволили разработать и изготовить силами сотрудников лаборатории магнитометр с параметрами мирового уровня. Первая модель магнитометра заработала в аналоговом режиме в 1977 году, а автоматизированный магнитометр в 1983 году. Магнитометр оказался удачным, были изготовлены еще две копии, которые длительное время работали в институтах Москвы и Минска, а в Институте физики он и в настоящее время (2014 год) продолжает работать на уровне лучших мировых стандартов, и обеспечивает прецизионные измерения магнитных свойств монокристаллов, пленок и других образцов, предоставляемых лабораториями института.

Созданная богатая экспериментальная база позволила провести ряд пионерских исследований различных материалов в сильных магнитных полях: гранулированных пленок ферромагнитный металл-диэлектрик, аморфных композитных ферромагнетиков, 3d-4f ферримагнетиков, обменно-связанных кластеров органических соединений. Совершенно новыми были исследования жидкокристаллических образцов в сильном магнитном поле. В 1985 году Борис Петрович совместно с заведующим лабораторией молекулярной спектроскопии Василием Филипповичем Шабановым определили тематику совместных исследований: «Исследование ориентационных эффектов в сильных магнитных полях». Использование установки СМП-2 оказалось эффективным для измерений магнитооптических характеристик образцов при пропускании лазерного луча вдоль цилиндрического канала соленоида. Были проведены измерения энергии взаимодействия нематических жидких кристаллов с различными изотропными поверхностями, обнаружены полярные эффекты на границе раздела: нематик-сегнетоэлектрик, построены температурные зависимости пороговых полей переходов Фредерикса, а также обнаружен температурный фазовый переход в нематиках, определены пороговые поля

В 1987 году, когда грянул бум по поводу открытия высокотемпературной сверхпроводимости в металлооксидах, Борис Петрович с присущей ему энергией развернул в лаборатории работы по поиску новых металлооксидных высокотемпературных сверхпроводников и по исследованию транспортных и магнитных свойств синтезированных в результате этих поисков образцов. Поисковые работы привели к открытию нового высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) на основе олова Sn₂Ba₂(Sr_0.5Y_0.5)Cu₃O₈. Это соединение вошло в справочники по сверхпроводимости с указанием на то, что оно было впервые синтезировано в Институте физики. Особый интерес и резонанс в научном сообществе вызвали работы по транспортным свойствам Джозефсоновских сред с парамагнитными ионами, внедренными в материал со слабыми связями. К тому времени в лаборатории изготавливались ВТСП образцы высокого качества, с воспроизводимыми свойствами и, благодаря этому, работы лаборатории по высокотемпературной сверхпроводимости заняли лидирующие позиции в этой области.

Нельзя не отметить, что в эти годы был разработан и успешно испытан в заводских условиях (завод Сибирского машиностроения) соленоид бегущего поля, который предназначался для улучшения качества стального литья. Практическое использование сильного магнитного поля было реализовано на красноярском алюминиевом заводе в виде магнитогидродинамического насоса для перекачки расплавленного алюминия. Кроме того, велись работы по магнитному обогащению железосодержащих руд.

Б.П. Хрусталевым совместно с соавторами опубликовано более 140 научных работ в ведущих отечественных и международных изданиях. Получено шесть авторских свидетельств на изобретения. В 1994 году он защитил докторскую диссертацию на тему «Создание сильных стационарных магнитных полей и исследование неоднородных магнетиков в сильных магнитных полях». Борис Петрович руководил работами по проекту «Родник» – Государственной программы по высокотемпературным сверхпроводникам, активно участвовал в работах по другим проектам этой программы, являлся членом объединенного Ученого совета по физико-техническим наукам при Президиуме Сибирского отделения Российской Академии наук, экспертом Красноярского краевого фонда науки. В рамках сотрудничества с ВУЗами координировал взаимодействие с Красноярским политехническим институтом.

Не стало Бориса Петровича Хрусталева 20 января 1996 года. Все, кто знал Бориса Петровича, вспоминают его неутомимую энергию, обаяние, необыкновенно доброе отношение к людям. Анализируя его вклад в развитие образования, физической науки, создание и развитие сильных магнитных полей, можно сказать, что этот вклад был значимым.