Опередивший эпоху: как нижегородский лаборант предсказал транзистор и светодиод

Он работал лаборантом в Нижегородской радиолаборатории, не имел высшего образования, но первым в мире заставил кристалл усиливать радиосигнал и светиться под напряжением. Его имя почти забыто, хотя без его опытов невозможно представить современную электронику.

Нижегородский старт: от рассыльного до исследователя

Олег Лосев родился в Твери в 1903 году. Интерес к радио проявился ещё в школе, после лекции о «беспроволочном телеграфе». Судьбу решило знакомство с профессором Владимиром Лебединским и инженером Михаилом Бонч-Бруевичем — они заметили способного юношу и пригласили его в Нижний Новгород.

В 1920 году Лосев стал сотрудником только что созданной Нижегородской радиолаборатории. Начинал лаборантом второй категории. Жил прямо на лестничной площадке лабораторного здания: своего жилья в городе у него не было. Зато была возможность заниматься любимым делом практически круглосуточно.

Именно в Нижнем Новгороде, в 1922 году, 19-летний Лосев совершил открытие, которое принесло ему мировую известность.

«Кристадин»: как кристалл заменил лампу

В те годы радиоприёмники работали на электронных лампах – громоздких, дорогих и прожорливых. Лосев решил усовершенствовать более простые детекторные приёмники, которые использовали контакт металла с кристаллом. Детекторы работали нестабильно, сигнал был слабым. Но Лосев заметил необычное: пара «цинкит – стальное остриё» при напряжении всего около 10 вольт не просто детектировала сигнал, а генерировала незатухающие электрические колебания.

Он построил приёмник, который назвал «кристадином» – сокращение от «кристаллический гетеродин». Устройство принимало сигналы далёких станций и усиливало их примерно в 15 раз по сравнению с обычным детекторным приёмником. Оно работало всего от трёх батареек для карманного фонаря.

Название «кристадин» придумал американский издатель Хьюго Гернсбек, опубликовавший статью о «сенсационном изобретении» в журнале Radio News. Зарубежные коллеги были уверены, что автор – солидный «профессор», и лишь немногие знали, что Лосеву нет и двадцати.

«Кристадин Лосева получил широкое распространение среди радиолюбителей нашей страны и за рубежом», — отмечалось в исторических публикациях. Лосев написал брошюру с инструкцией по сборке приёмника – её тираж быстро разошёлся, а затем был переведён на английский и немецкий языки.

«Свечение Лосева»: первый светодиод

Исследуя кристаллы карбида кремния, Лосев обнаружил странное явление: при прохождении тока через точку контакта кристалл начинал слабо светиться – желтовато-зелёным или голубым. Свечение возникало мгновенно и не требовало нагрева. В одной из статей учёный писал: «Вероятнее, что здесь происходит совершенно своеобразный электронный разряд, не имеющий, как показывает опыт, накалённых электродов».

Лосев понял практическую ценность эффекта. Он назвал устройство «световым реле» и в 1927 году получил патент на изобретение. Фактически это был первый полупроводниковый светодиод. Лосев также предположил, что свечение можно использовать для быстрой передачи сигналов – это предвосхитило рождение оптоэлектроники.

Лишь через несколько десятилетий эффект электролюминесценции в полупроводниках был «переоткрыт» и лёг в основу современных светодиодов. Научный мир признал: Лосев описал это явление первым.

Фотоэффект: свет становится электричеством

В конце 1920-х Лосев занялся другой фундаментальной проблемой – фотоэлектрическими свойствами полупроводников. Он исследовал 92 вида материалов, включая кремний, и обнаружил способность кристаллов преобразовывать световую энергию в электрическую. Это открытие, сделанное в 1927–1928 годах, заложило основы для создания фотоэлементов и солнечных батарей.

Лосев предложил и собственный способ изготовления фотоэлементов. Кремний, которому он отдал предпочтение в исследованиях, сегодня является основным материалом солнечной энергетики.

Блокадный Ленинград: изобретения для спасения жизней

В 1928 году лабораторию перевели в Ленинград, и Лосев переехал вместе с ней. Там он работал в Центральной радиолаборатории, затем в Физико-техническом институте, а с 1938 года – в 1-м Ленинградском медицинском институте, где преподавал физику студентам-медикам.

В 1938 году Лосеву присудили степень кандидата физико-математических наук без защиты диссертации – по совокупности выполненных исследований. Это было редкое признание ученого, который не имел законченного высшего образования.

Когда началась война и город оказался в блокаде, Лосев остался. Он занимался военно-медицинской тематикой. Вместе с коллегами разработал систему сигнализации, реагирующую на повышение температуры и обрыв сети при пожаре. Но самым важным стал портативный прибор для обнаружения металлических предметов — пуль и осколков – в ранах, который Лосев изготовил своими руками.

Сохранились сведения, что он экспериментировал на себе в области электрокардиологии, заставляя сердце сокращаться в такт с внешними электрическими импульсами. Первые имплантации кардиостимуляторов в СССР были проведены только в начале 1960-х – на двадцать лет позже.

Лосев сдавал кровь для раненых, считая свою помощь фронту недостаточной. В январе 1942 года, в самые тяжёлые дни блокады, он умер от истощения. Ему было 38 лет.

Почему открытия забыли

Работы Лосева появились в период, когда еще не существовало развитой теории полупроводников. Не было и технологий, позволявших получать достаточно чистые материалы и воспроизводить результаты экспериментов.

Поэтому его открытия не стали основой массового производства. Кристадин не смог конкурировать с более стабильными электронными лампами, а электролюминесценция десятилетиями оставалась лабораторным эффектом.

Позднее другие ученые заново разработали полупроводниковые приборы и нашли им практическое применение. Кристадин оказался предшественником транзистора, «свечение Лосева» – ранним вариантом светодиодной технологии, а исследования фотоэффекта – одним из шагов к солнечной энергетике. За повторное изобретение в 1947 году эффекта транзистора американец русского происхождения Иван (Джон) Бардин получил в 1956 году Нобелевскую премию. В своей нобелевской речи Бардин заявил о безусловном приоритете Лосева....

«О. В. Лосев — одна из замечательных, интересных и сложных фигур в истории российской радиоэлектроники. Фактически он затронул самые основы современной полупроводниковой технологии», — отмечал академик Александр Гапонов-Грехов.

Сегодня имя Лосева известно главным образом специалистам по истории радиоэлектроники. Но его нижегородский период показывает, как важные научные идеи могут появиться в простой лаборатории — благодаря личности исследователя, его наблюдательности, настойчивости и способности смело проверять необычные явления.

Справка: Олег Владимирович Лосев (1903–1942) — российский радиофизик, пионер полупроводниковой электроники. Работал в Нижегородской радиолаборатории (1920–1928), затем в Ленинграде. Открыл генерацию и усиление колебаний кристаллами (1922), электролюминесценцию полупроводников (1923), фотоэффект в полупроводниках (1927–1928). Автор более 20 научных статей и 10 патентов. Умер в блокадном Ленинграде.

Ранее мы писали, как в начале прошлого века Нижний Новгород стал мировым центром радио.

Фото: Музей «Нижегородская радиолаборатория»