7. Олег Владимирович Лосев и его изобретения, опередившие время

7. Олег Владимирович Лосев и его изобретения, опередившие время

В этой главе мы расскажем не только о научных исследованиях О.В. Лосева, но и покажем значение его изобретений с современных позиций. Что же характерно для научного наследия О.В. Лосева? Это прежде всего то, что значение его изобретений в наши дни не уменьшилось, а возросло. Более того, его изобретения приобрели мировое значение и известность. В 2013 году исполняется 110 лет со дня рождения Олега Владимировича Лосева. Поэтому рассказ об отечественном изобретателе и ученом начнем с его биографии.

Лосев Олег Владимирович родился 9 мая 1903 г. в Твери. В 1920 поступил в Нижегородскую радиолабораторию, с 1929 г. — сотрудник Ленинградского физико-технического института, с 1938 — Ленинградского 1-го медицинского института. В 1942 г. в блокадном Ленинграде в возрасте 39 лет скончался от истощения.

В этих скупых строках его биографии нет главного. Нет его научных достижений. А ведь Лосев в 19 лет обнаружил у некоторых кристаллических полупроводников Рис. 25. (цинкита и др.) способность генерировать электрические колебания высокой частоты.

Рис. 25. Олег Владимирович Лосев

На основе этого явления он построил полупроводниковый регенеративный, а затем гетеродинный приёмник, получивший широкую известность во всем мире под названием кристадина.

В 1927 г. обнаружил свечение генерирующего полупроводникового кристалла карборунда («свечение Лосева»). Изучил также фотоэлектрический эффект в полупроводниках, предложил новый способ изготовления фотоэлементов. Последней его работой, которая проводилась в дни блокады Ленинграда, была конструкция прибора для обнаружения металлических предметов в ранах.

Начну рассказ с первого изобретения Олега Владимировича. С раннего детства он был увлечен радиолюбительством, на деньги, сэкономленные от школьных завтраков, он оборудовал свою домашнюю мастерскую. Огромное впечатление в школьные годы на Олега Лосева произвела лекция В. М. Лещинского, бывшего в то время начальником Тверской правительственной радиостанции. Доходчивые и убедительные слова известного в то время специалиста в области радио глубоко запали в душу любознательного мальчика и фактически определили выбор его будущей профессии.

Там же, в Твери он познакомился с В.К. Лебединским и М. А. Бонч-Бруевичем, сотрудниками Тверской радиостанции, которые станут его будущими научными наставниками в Нижнем Новгороде. После окончания школы он едет в Москву и поступает на учебу в институт, но случайная встреча с В. К. Лебединским на Первом Всероссийском радиотехническом съезде меняет все его планы.

Лосев бросает институт и поступает на работу в Нижегородскую лабораторию, созданную по декрету В. И. Ленина в 1918 г. Его принимают в лабораторию Владимира Константиновича Лебединского, в то время одного из самых авторитетных российских ученых в области радио. Под непосредственным влиянием и руководством профессора Лебединского очень быстро Олег Владимирович из лаборанта превращается в пытливого исследователя, ищущего свои пути в науке.

Его первая научная статья вышла уже в 1921 году в местном журнале «Радиотехник». В следующем году он публикует статью «Детектор-генератор; детектор-усилитель» в журнале Нижегородской радиолаборатории «Телеграфия и телефония без проводов» (ТиТбп) [19]. В этом же году им была подана заявка на выдачу патента «Способ генерирования незатухающих колебаний». Однако патент № 996 по данной заявке (рис. 26) был выдан лишь 22.02.1926 г.

Рис. 26. Первый патент О.В. Лосева

Получается, что публикация статьи опередила установление за О. В. Лосевым авторских прав на изобретение приемника с кристаллическим генератором. Но Лосев спешит рассказать всему миру о своем изобретении. И вот уже появляются его статьи во Франции, Германии, Англии и в США. Они вызывают восторженное отношение у специалистов и радиолюбителей. Приемнику Лосева за границей дается название «кристадин» редактором парижского журнала, инженером Кинэ. Похвалы «приемнику без ламп» и его изобретателю расточаются в изобилии; не забыто и то, что Лосев опубликованием своих схем, не получив патент, подарил свое изобретение радиолюбителям всего мира.

Кристадины начинают изготавливаться в разных странах, о них публикуются множество статей. Но так ли бескорыстны зарубежные авторы этих публикаций? Возьмем к примеру одну из ранних статей в США из журнала «Radio News» 1924 г. [20]. В статье нет ссылок на статьи О. В. Лосева, опубликованные ранее как в Европе, так и в России. Имеется лишь уведомление такого содержания, цитирую: «The diagrams, as well as a good deal of the information printed in this article, are published in conjunction with «Radio Revue» of Paris. Arrangements have also been made with the inventor, Mr. О. V. Lossev, to furnish additional information on the Crystodyne principle» (Диаграммы, а также большой объем информации, напечатанные в этой статье, опубликованы в союзе с «Radio Revue» из Парижа. Соглашения также были достигнуты с изобретателем м-ром О.В. Лосевым, чтобы получить дополнительную информацию по кристадинам).

Но самое главное в другом. Торговая марка «Кристадин» присваивается себе журналом «Radio News», цитирую: «The term «Crystodyne» has been trade-marked by RADIO NEWS in the United States as well as in Europe. Manufacturers and the trade are cautioned not to use it on any merchandise without the consent of RADIO NEWS» (Термин «Кристадин» был торговой маркой RADIO NEWS в США, а также в Европе. Производители и торговля предупреждаются о запрете использования его без согласия RADIO NEWS).

После такого заявления сам Лосев уже не имел права называть свое детище Кристадином без согласия американцев. Вот такой «положительный отзыв» Олег Владимирович на свое изобретение получил из США в 1924 г.

Может быть поэтому статья профессора В. К. Лебединского в журнале «Радиолюбитель» в 1924 г. [21] «Первое выступление на мировой арене», сопровождаемая обложкой только что упомянутого американского журнала, завершается фельетоном, в котором весьма едко затронут вопрос о невыдаче патента Лосеву: «Виданное ли это дело, чтоб русские изобретения в России патенты получали» и далее «Говорят человека не нашлось, чтоб мог обычный детектор от генерирующего отличить — вот и не дали патент». Не известно из-за этой статьи с фельетоном или по какой-то другой причине, но профессор В. К. Лебединский в 1924 г. получил выговор от наркомата почт и телеграфов, исключен из штатов наркомата и был вынужден покинуть радиолабораторию и Нижний Новгород. Но ведь до 1924 г. наверняка ни одна публикация Олега Лосева и ни один его патент не прошел этап обсуждения с его учителем В. К. Лебединским, который, несомненно, делал Лосеву замечания, давал советы.

Почему же Олег Владимирович во всех статьях и патентах везде один? И даже в зарубежных публикациях, которые он осуществил не без помощи профессора Лебединского нет ни слова о его учителе. Такой стиль ученого-одиночки в дальнейшем еще более укоренился в его научных исследованиях. Своих учеников и последователей после своей смерти Лосев не оставил. И может быть поэтому его последняя публикация, в которой он наиболее близко приблизился к созданию полупроводникового триода, потерялась во время войны и не может быть никем воспроизведена.

К сожалению, не удалось Олегу Владимировичу объяснить физическую сторону явления, которая была положена в основу его изобретения, как и английскому ученому Икклзу, который в 1910 году заметил генерирующие свойства колебательного контура при подключении к нему некоторых типов кристаллических детекторов при подаче на них постоянного напряжения.

Однако в отличие от своего предшественника, который объяснял генерирующие свойства дуговыми явлениями,

О.В. Лосев своими опытами доказал, что не тепловые эффекты лежат в основе принципов работы кристадина, а электронные процессы на границе полупроводника и металла. Но главное, что ему удалось впервые применить генерирующие свойства полупроводников на практике. Можно смело утверждать, что практическая полупроводниковая электроника началась впервые в мире с создания О.В. Лосевым кристадина (рис. 27).

Рис. 27. Кристадин Лосева (музей HPЛ)

Не менее значимы исследования О. В. Лосева, связанные со свечением полупроводников. В статье, опубликованной в 1923 г., Лосев впервые сообщил, что наблюдал свечение зеленого света в контактной точке детектора на основе карбида кремния (карборунда) [21]. Казалось бы, до него в журнале «Electrical World» в 1907 г. английский ученый Раунд (H.J. Round) в небольшой заметке описал подобное явление свечения карборундового детектора под воздействием приложенного постоянного напряжения. Почему же в таком случае это явление в историю физики вошло под названием «Свечение Лосева»?

Все дело в том, что заметка Раунда не оказала никакого влияния на последующее развитие науки о светящихся кристаллах. Лосев же провел детальное исследование этого явления. Более того, он описал в последующих работах, что в данном явлении имеют место фактически два разного типа свечения при различной полярности напряжений на контакте. Используя современную терминологию, можно сказать, что О. В. Ло сев исследовал не только инжекционную электролюминесценцию, которая в настоящее время лежит в основе светодиодов и полупроводниковых лазеров, но предпробойную электролюминесценцию, которая применяется в оптоэлектронике при создании люминесцентных дисплеев.

Следует подчеркнуть, что именно в исследовании свойств карборунда проявился истинный талант О. В. Лосева как экспериментатора. Применяя предложенный им метод шлифов и зондовой микроскопии, перемещая тонкое металлическое острие поперек шлифа, он показал с точностью до одного микрона, что предповерхностная часть кристалла имеет сложное строение. Он выявил активный слой толщиной несколько микрон.

На основе этих исследований Лосев предположил, что причиной униполярной проводимости являются различные условия движения электронов по обе стороны активного слоя. Совершенствуя эксперимент и доведя число зондов-электродов до трех и более, он свое предположение подтверждает. Фактически в этом эксперименте Лосев был близок к изобретению трехэлектродного полупроводникового прибора — транзистора [23].

Судя по найденной недавно рукописной автобиографии О. В. Лосева, написанной им самим в 1939 г. (оригинал хранится в Политехническом музее), «установлено, что с полупроводниками может быть построена трехэлектродная система, аналогичная триоду, как и триод, дающая характеристики, показывающие отрицательное сопротивление. Эти работы в настоящее время подготавливаются мною к печати». Комплексный экспериментальный метод позволил Лосеву исследовать вентильный фотоэлектрический эффект в карборунде. В последней из опубликованных им статей в 1940 г. [24] он пишет: «Явление вентильного эффекта в карборунде обратимо: при токе от внешнего источника напряжения, внутри того же самого слоя полупроводника, в котором мог происходить вентильный фотоэффект происходит довольно интенсивное холодное свечение…». Чтобы выбрать наиболее подходящий материал для изготовления фотоэлементов, Лосев исследовал огромное количество полупроводников. Он выбрал кремний, который давал наиболее высокую фоточувствительность.

Великую Отечественную войну О. В. Лосев встретил, работая на кафедре физики 1-го Ленинградского медицинского института. Он отказался от эвакуации и не прекратил своей научной деятельности, тем самым оказывая большую помощь фронту. Им были разработаны электростимулятор сердечной деятельности, портативный прибор для обнаружения металлических осколков в ранах, система противопожарной сигнализации. Несмотря на язвенную болезнь желудка и недостаточное питание, Лосев становится донором и отдает свою кровь для защитников Ленинграда. Все это самым неблагоприятным образом сказалось на его здоровье и 22.01.1942 года Олег Владимирович Лосев скоропостижно скончался.

Как мы видим, жизнь Олега Владимировича Лосева яркая и трагичная. Она напоминает сверкающий след метеора на научном небосклоне. В двадцать лет он делает открытия, значимость которых мы начинаем понимать только теперь. В 35 лет ему присуждают ученую степень кандидата физико-математических наук. Его преданность науке не имеет границ. Трагическая смерть от голода в осажденном Ленинграде в 39 лет вызывает у нас скорбь и сострадание.

До сих пор не прекращаются споры о том, от какого момента следует отсчитывать время зарождения полупроводниковой электроники. Одни считают — это момент создания полупроводникового выпрямителя. Но я считаю, что следует отсчитывать от момента создания полупроводниковых приборов, способных не только выпрямлять, но и усиливать и генерировать электромагнитные колебания. Человеком, который это совершил, был наш соотечественник, изобретатель и ученый Олег Владимирович Лосев. Его замечательные открытия — усиление и генерация, свечение полупроводников, намного опередили свое время и оказались практически забытыми в наше время.

Хотелось бы закончить эту главу словами академика

А.Ф. Иоффе о Лосеве [25]: «О. В. Лосев был талантливым и совершенно оригинальным ученым и изобретателем, шедшим своим путем, иногда предвосхищая развитие техники. Его результаты имеют значение как для радиотехники, так и для многообразных применений полупроводников. Явление падающей характеристики было открыто еще в 1922 г. О. В. Лосевым на контакте стальной проволочки с кристаллом цинкита и некоторых других материалов. Впрочем, и в вопросе о значении р-n границы приоритет принадлежит тому же О.В. Лосеву, который в 1938–1939 гг. изучал видимые на глаз прослойки в кристаллах карборунда с противоположным механизмом проводимости. Таким образом, О. В. Лосев не только подметил выпрямление на границе между Р и N карборундом, но и открыл и, по-видимому, правильно объяснил свечение при прохождении тока через границу».