Технологические инновации часто возникают там, где мы их меньше всего ожидаем. Чтобы глубже рассмотреть титановые фотоэлектрические элементы, мы должны вернуться назад, в конец XIX в., когда разрабатывалась технология фотографии на основе коллоидного серебра. И коллоидное серебро, и двуокись титана сами по себе нечувствительны к излучению большей части видимого спектра. Первые фотоэмульсии были чувствительны только к синим тонам, а излучение красного края спектра не воспринималось ими вовсе. В 1873 г. немецкий фотограф Герман Вильгельм Фогель обнаружил: некоторые краски способны повышать чувствительность фотопластин к излучению разных частей светового спектра. Краски поглощают фотоны, идущие от солнца, и выталкивают электроны. Обладающие энергией электроны взаимодействуют с соседними молекулами коллоидного серебра. Эксперименты Фогеля позволили получать более четкие черно-белые, а затем и цветные фотографии. Сегодня подобные краски используют в фотоэлектрических элементах из двуокиси титана, но испущенные электроны не превращают зерна коллоидного серебра в серебро, а переносятся полупроводником – двуокисью титана – к электродам, генерирующим электроток.
Фотоэлектрические элементы – последний штрих в картине причудливых взаимоотношений титана с солнечным светом. Наряду с титановыми белилами и искусственными красителями, имитирующими свет солнца, а также экранами, защищающими нас от солнечных лучей, двуокись титана может использовать энергию солнца, чтобы вырабатывать электричество.
Титан наряду с ураном и кремнием – одно из трех послевоенных «чудесных» веществ. Каждый из них показывает, как изменяется мир благодаря открытиям. Наиболее впечатляюще это продемонстрировал уран, когда его колоссальная энергия обрушилась на жителей Хиросимы. Однако титан как в военной, так и в гражданской сферах также повлиял на формирование облика послевоенной эпохи. Влияние химических элементов прослеживается ретроспективно на тысячи лет, до эпохи возникновения первых человеческих сообществ. Тем интереснее размышлять о роли трех элементов в истории человечества.
После Второй мировой войны мы были склонны думать: раз для трех чудесных веществ найдено новое применение, то они продолжат изменять мир. Но мы ошибались. После бомбардировки Хиросимы возникла серьезная озабоченность в отношении урана и его будущего практически во всем: от лечения рака до управления климатом. Сегодня мы смотрим на уран со страхом и неуверенностью; светлое атомное будущее, рисовавшееся в 1940-е гг., так никогда и не осуществилось. Титан, когда-то казавшийся превосходным конструкционным материалом, стал использоваться в таких прозаических товарах, как российские наборы кухонных ножей, и теперь применяется главным образом для производства белых красок, то есть совсем не так, как это представлялось 60 лет назад [23]. Но зато из всех послевоенных «чудесных элементов» наибольшее влияние на нашу цивилизацию оказал кремний, сделавший возможным создание небольших, быстродействующих и недорогих компьютеров. Они предоставили нам огромные возможности для обработки информации и осуществления коммуникаций. Так мы изменили отношение к материалу, который многие тысячелетия считался бесполезным и не имеющим никакой ценности песком.
Недалеко от древнего города Акко на территории современного Израиля река Нааман, воды которой несут много ила, впадает в Средиземное море. Когда начинается отлив, обнажается чистый белый песок, богатый кварцем. Однажды здесь, как рассказывает Ванноччо Бирингуччо, средневековый мастер по выплавке металлов, группа купцов, «заброшенная сюда по прихоти моря», остановилась, чтобы перекусить [1]. Не найдя на берегу никаких камней, команда принесла с корабля несколько кусков самородной соды, чтобы установить на них котлы. «Готовя пищу, они увидели, что порода в этом месте превратилась в текучее, блестящее вещество. Этот случай дал начало производству стекла» [2].
Совершенно случайно купцы превратили зерна кварца, состоящего только из атомов кремния и кислорода, в предмет всеобщего восхищения. После этого открытия придумали много способов использования стекла: бусы в Древнем Египте, вазы на Ближнем Востоке и зеркала в Венеции [3]. «Благодаря многочисленным экспериментам, добавлению и изъятию различных ингредиентов, – пишет Бирингуччо, – сделано так много, что можно усомниться в возможности продвинуться дальше в этом искусстве. Ибо из стекла изготавливается бесчисленное множество красивых вещей» [4].
