Работали мы много. А тут еще появился искуситель— Н. Н. Семенов. В 1931 году он стал директором Института химической физики, который находился через квартал от Физтеха. Николай Николаевич говорил мне, что у него есть очень интересная работа — надо изучить влияние высоких давлений на ход органических реакций. Эти исследования должны дать важные результаты для физики и химии и, несомненно, смогут быть использованы в промышленности… Словом, Н. Н. Семенов рассказывал обо всем этом так убедительно, что я согласился участвовать в его опытах.
Исследовательскую группу возглавлял Юлий Борисович Харитон. В нее вошли сотрудник его лаборатории О. И. Лейпунский и я. Таким образам я оказался одновременно в трех исследовательских группах двух институтов.
Начали с разработки аппаратуры сверхвысоких давлений. Приборов, работающих при давлении 10–20 тысяч атмосфер, у нас тогда не изготовляли. Их вообщееще не производили нигде. Конструирование таких установок упиралось в ряд теоретических трудностей. Главная была в том, что мы не знали, как достичь равномерного распределения давления в камере. Однако как раз в это время американский физик Бриджмен, опубликовал работу, где излагал очень интересную, принципиально новую схему аппарата. Мы учли эту схему и вскоре создали установку для исследования газов при давлениях до 12 тысяч атмосфер и температуре 450 °C.
Затем разработали и построили установку, состоящую из большого пресса на 40 тонн, мультипликатора для предварительного сжатия жидкости до 3000 атмосфер и деталей, позволяющих проводить опыты с газом.
Установка обладала интересными особенностями. Мы могли заполнять капилляр исследуемым газом при 150 атмосферах. Затем давление увеличивалось. При объеме капилляра в 3 кубических сантиметра можно было производить опыты с давлением до 20 тысяч атмосфер. Мы имели возможность отделять газ от жидкости и подогревать его в процессе опыта при сверхвысоких давлениях. По стеклянному капилляру, в котором находился исследуемый газ, давление распределялось равномерно во всех направлениях, и поэтому работа проводилась в условиях полной безопасности. С помощью такой микрометодики были изучены реакции газов с твердыми телами, затем каталитические реакций на тонких проволочках, газовая коррозия металлов, растворимость газов в твердых телах, сжижаемость газов, теплоотдача.
Были проведены также опыты по разложению метилового спирта при 8000 атмосфер и 350 °C. Они показали, например, что с повышением давления растет скорость образования диметилового эфира, увеличивается скорость разложения и выход метана и углекислого газа.
При помощи той же микрометодики мы исследовали поведение коллоидных растворов под давлением. Оказалось, что с повышением давления значительно ускоряется застудневание коллоидов гидрата окиси железа, но образование некоторых других гидратов замедляется…
Все это было необычайно интересно, мы очутились в мире новых, никому не известных явлений, происходящих в веществе.
Институт обратился в президиум Академии наук с просьбой присвоить мне звание старшего научного сотрудника. Несмотря на то что я не имел ученой степени, по результатам работы в Физтехе мне это звание присвоили.
Когда определился успех наших работ с высокими давлениями, мы задумали еделать машину для исследования химических реакций при сильных адиабатических сжатиях, то есть таких сжатиях, которые происходят без отдачи тепла. Физико-химическую часть работ мы составляли и проводили вместе с Ю. Б. Харитоном, а конструкцию, монтаж и отработку адиабатической машины вел я.
Машина удалась. Маленький, всего 20-миллиметровый, ее поршень двигался в горизонтальном направлении и производил сильные адиабатические сжатия, при которых возникали высокие давления и температуры. 115 Это позволило получать в машине реакции газовых продуктов, происходившие через очень короткие промежутки времени. (При скорости поршня 85 метров в секунду в момент наибольшего сжатия возникала температура около 2200 °C, а наши приборы регистрировали процессы, длившиеся десятитысячную долю секунды.)
Первые опыты проводились при однократном действии поршня машины, а впоследствии мы стали вести их и при непрерывных периодических движениях поршня. Таким методом нам удавалось извлекать азотную кислоту непосредственно из воздуха.
Это было только начало, получали мы малое количество продукта, но у нас с Ю. Б. Харитоном появилась надежда довести машину до промышленного образца и внедрить новый метод химического синтеза. Эти наши исследования прервала война…