Одним з перших достатніх техніко-медичних обґрунтувань застосування мінералів було використання сердоліку для лікування людини. Євгенія Іванівна Бадігина в 30-х роках 20 століття вперше встановила ефект позитивного впливу на живу клітину і організм в цілому малих доз природному комплексної "радіоактивності" [3] і їй під час війни вдалося впровадити "сердолікотерапію" в госпіталях. У пацієнтів швидше гоїлися рани, поліпшувався склад крові, підвищувався тонус організму і апетит, нормалізувався сон. Незважаючи на позитивний висновок таких видних учених, як академіки В. Вернадський, П. Зелінський, Н. Бурденко на ефект лікування, метод був визнаний "полузнахарскім" і в 1948 році він був заборонений як антинауковий. Правда, в травні 1945 року у фірми "Сіменс" була замовлена партія приладів для подібного лікування.
Прилад був звичайний перукарський фен, у якого на місці виходу струменя повітря з сопла встановлювався сердоліковий кульку. Потік теплого повітря доставляв до хворого місця людини природну еманацію (випромінювання) сердоліку і, таким чином, сприяв швидкому зціленню. З появою антибіотиків про таке просте метод лікування забули.
Сердолік є оранжево-червону різновид агата і є одним з популярних самоцвітів халцедонові групи - скритокрісталліческой різновиди двоокису кремнію. Кристалічна двоокис кремнію, гірський кришталь або кварц - це п'єзоелектрики. П'єзоелектрика було відомо давно, але офіційне відкриття прямого п'єзоефекту в 1880 році зроблено братам П. і Ж. Кюрі. При впливі на п'єзоелектричний матеріал механічним зусиллям на поверхнях пластинок п'єзоелектричного матеріалу з'являється електрична напруга. Є і зворотний п'єзоефект, коли під впливом електричного поля виникає механічна деформація.
П'єзоелектричний кварц - це стратегічний матеріал, роботи з яким до 60-х років були закритими, так як він використовувався в кварцових резонаторах, фільтрах, лініях затримки і т.п. виробах оборонного і закритого характеру. Російські вчені та інженери внесли величезний вклад в розвиток пьезоелектроніка, в тому числі в розробку і виробництво синтетичних п'єзоелектричних матеріалів, таких як кварц, сегнетова сіль, ніобат і танталат літію, п'єзокераміка, лангасіт, п'єзоелектричні плівки і вироби з них [4-6].
Багато п'єзоелектрики, в тому числі перераховані, є також і Піроелектріки. Все піроелектрики є п'єзоелектрик, але не навпаки. Піроелектрика - виникнення різнойменних електричних зарядів на протилежних поверхнях деяких діелектриків, як кристалічних мінералів, так п'єзокераміки та деяких полімерів, при нагріванні або охолодженні [7]. Перша мікроскопічну теорію Піроелектрика створена С.А. Богуславським в 1914 р [8]. Надалі було встановлено, що у сегнетоелектриків величина піроефект поблизу фазового переходу може бути на один-два порядки більше, ніж у кристалічних піроелектриків [9-10].
Рівняння піроелектричного ефекту описує приріст спонтанної поляризації δPs кристала при зміні його температури Т. У першому наближенні величини δPs і Т пов'язані лінійно:
де p - піроелектричний коефіцієнт.
Зміна Ps з температурою може відбуватися з двох причин. Перш за все, при зміні температури вільний кристал за рахунок ефекту теплового розширення змінює свої розміри: звужується або розширюється. В результаті цього навіть за умови, що в кристалі не відбулося перебудови його структури через зміну температури, спонтанна поляризація кристала зміниться, так як зміниться число зарядів в одиниці об'єму. Таким чином, в піроелектричному ефекті має бути присутнім вплив, обумовлене деформацією кристала. Ця частина піроелектричного ефекту трактується як п'єзоелектричний. Деформаційна, п'єзоелектричний частина піроелектричного ефекту називається вторинним піроелектричні ефектом. Його коефіцієнт зазвичай позначають як p ". А первинний, істинний піроефект описується коефіцієнтом p '. В лінійних Піроелектріки, таких як турмалін або сульфат літію, істинний піроефект, як правило, малий і становить 2-5% від повного ефекту [9]. Але в інших п'єзокристал і сегнетоелектриках первинний піроефект може досягати 10% [10].
Рівняння піроефект, що враховує його поділ на первинний і вторинний має вигляд:
Всі величини, крім абсолютної температури Т. є векторами. тобто змінюються в залежності від кристалографічної орієнтації кристала. В області кімнатних температур в лінійних діелектриках пірокоеффіціент р. як правило мало залежить від температури. Абсолютне значення р близько до однієї електростатичної одиниці.
Кристалічний кварц не є піроелектриком, але індукування електричного поля при вільної деформації кристала за рахунок термічного розширення реалізується через п'єзоелектричний ефект [11].
Електрична напруга U. виникає на платівці кристала триглицинсульфата (ТГС) площею S = 10x10 мм 2 і товщиною d = 1мм. вирізаної перпендикулярно полярній осі, при різкій зміні його температури на pδТ = 10К (піроелектричного постійна ТГС p σ = 45,0 нКл / см 2 К. діелектрична постійна дорівнює 30 [11]) можна розрахувати за формулою:
U = 0,1 (см) * 45 * 10 9 (Кл / см 2 К) * 10 (К) / 30 * 8,85 * 10 -14 (Ф / см)
Аналогічно проведений розрахунок для турмаліну (ε = 8,2, р = 1,3 * 10 -5 (Кл / м 2 К)) дає U = 1,7 кВ. а для кварцу (пластини, вирізаної перпендикулярно оптичної осі, ε = 4,0 р = 0,69 * 10 -5 нКл / м 2 К) U = 0,19 кВ.
Для зручності дані по різним мінералів зведені в таблицю:
Діелектрична проникність, ε
* У кварці вторинний піроефект, описуваний p "виникає при вільної деформації кристала, він активується термічним розширенням через п'єзоелектричний ефект [11].
У таблицю додані для порівняння розрахункові дані по двом синтетичним кристалів - ниобата літію і танталата літію, і п'єзокераміки системи ЦТС.
У згаданій вище книзі Е. Гоникман і С. Бланк [2] описані дослідження впливу ефекту Кірліан [13] на організм людини і на певні хвороби і вплив мінералів на світіння деяких частин людського тіла.
На фотографії показано високочастотне випромінювання пальця людини. Це аура, або біополе людського пальця. Під впливом електричного поля пьезо-піроелектричного матеріалу ця аура змінюється. Звідси чудові лікувальні властивості мінералів. Хоча зазначалося і негативний вплив деяких мінералів, які "забирали" енергію біополя.
Лікувальна дія каменів-цілителів можна представити таким чином. При носінні браслета, кулона, намиста і ін. Подібних виробів з каменів-пьезо- піроелектриків, нагрівання їх людським тілом викликає поява електричного поля на поверхні каменя. А тертя каменів про шкіру людини викликає ще і мініатюрний п'єзоелектричний ефект.
Наукове вивчення випромінювання людського тіла в інституті ІРЕ АН під керівництвом академіка Ю.В. Гуляєва, в лабораторії Е.Е. Рочки, розпочате після досліджень біополів Джунь Давіташвілі, відкрило невичерпне світ біополів - випромінювань людського тіла у всіх областях від інфрачервоного (теплового) до СВЧ [13].
Кристалічні форми кварцу і інших мінералів володіють також пьезокалоріческім ефектом, магнітоелектричним, електрокалоріческім, магнітокалоричний ефектами. Деякі мінерали при їх терті, дряпанні можуть світитися яскраво-жовтим (для рожевого або молочного кварцу, а також аметисту). Деякі халцедони можуть тьмяно світитися червонувато-коричневим світлом. При розколюванні кварц може світитися зеленим світлом. Цей ефект називається тріболюмінесценціей або п'єзооптичні ефектом [14].
Таким чином, різноманітний світ мінералів зберігає в собі ще багато загадок і відкриттів. І пояснення лікувальних властивостей цих каменів може не обмежуватися лише електрофізичними властивостями, а й багатьма іншими.
к.т.н. НПП "Кварцком",