Ученые из Южной Кореи совершили прорыв в области синтеза алмазов.

Им удалось вырастить самые твердые кристаллы в лабораторных условиях всего за 15 минут при обычной температуре и атмосферном давлении. Этот новый метод кардинально отличается от традиционных способов получения искусственных алмазов.

Группа исследователей под руководством физико-химика Родни Руоффа из Института фундаментальных наук в Южной Корее разработала инновационный метод синтеза алмазов без использования затравочного кристалла и высокого давления, что значительно упрощает процесс "выращивания" камней.

Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature. Существующие методы синтеза алмазов имеют ряд недостатков. Природные алмазы образуются в недрах Земли на большой глубине при колоссальном давлении в несколько гигапаскалей и температуре свыше 1500°C. Эти экстремальные условия воссоздаются в методе "выращивания при высоком давлении и высокой температуре" (HPHT), который используется для синтеза 99% всех искусственных алмазов. Однако поддержание таких параметров представляет техническую сложность, а размер получаемых алмазов ограничен одним кубическим сантиметром. Процесс HPHT также занимает около двух недель даже для выращивания небольших камней.

Другой метод - химическое осаждение из газовой фазы - устраняет необходимость высокого давления, но по-прежнему требует затравочных кристаллов.

Новая технология команды Руоффа позволяет избежать недостатков обоих существующих методов. Метод основан на использовании нагретого галлия с небольшим добавлением кремния в графитовом тигле. Тигель помещали в специальную камеру с нормальным атмосферным давлением, через которую пропускался сверхнагретый метан, обогащенный углеродом.

Исследователи обнаружили, что смесь галлия, никеля, железа и щепотки кремния является оптимальным катализатором роста алмазов. Уже через 15 минут на дне тигля начала образовываться алмазная пленка, по данным спектроскопического анализа достаточно прозрачная с небольшой примесью кремния.

Точный механизм образования алмазов в этом методе пока не выяснен. Предполагается, что температура влияет на движение углерода к центру тигля, где он кристаллизуется в алмазную структуру.

Новая технология имеет и свои недостатки. Одна из проблем заключается в том, что получаемые таким образом алмазы очень малы - в сотни тысяч раз меньше, чем те, что выращиваются HPHT методом. Из-за этого их пока нельзя использовать в качестве драгоценных камней.

Потенциальное применение в технологических целях, например для полировки и сверления, тоже под вопросом. Однако, поскольку процесс протекает при низком давлении, по словам Руоффа, он может значительно расширить масштабы синтеза алмазов. В течение нескольких лет может стать более ясным возможное коммерческое применение этого революционного метода.

Источник: Livescience