Выращивать алмазы стало проще

Новый процесс опровергает давнее предположение о том, что алмазы можно вырастить только под огромным давлением.

В природе чистые алмазы растут на глубине более 150 км в экстремальных условиях верхней мантии Земли. В лаборатории для производства алмазов требуется оборудование, которое обеспечивает давление, превышающее атмосферное более чем в 50 000 раз. Причина: при таком высоком давлении алмаз стабильнее графита.

Именно поэтому высокое давление ранее считалось основным требованием для выделения алмаза из углеродсодержащих растворов. Это делает открытие Института фундаментальных наук еще более удивительным. Как сообщает команда Родни С. Руоффа в Nature, алмазы растут в жидком сплаве без какого-либо избыточного давления. Методика даже не требует ранее использовавшихся кристаллических ядер.

Сплав, состоящий из галлия, железа, кремния и никеля, нагревается до 1025 °C в газовой смеси метана и водорода. В принципе, технология сейчас напоминает классический школьный эксперимент для обнаружения углекислого газа. Подобно тому как в известковой воде из диоксида углерода получается карбонат и кристаллизуется в виде извести, метан реагирует с металлами в расплаве, образуя реактивный промежуточный продукт, который затем выпадает в виде кристаллов алмаза.

Как сообщают корейские исследователи, в сплаве растворяется очень большое количество углерода: в тех местах, где образуются алмазы, - более 25 %. Решающая роль в этом процессе у кремния. Без этого элемента алмазы не образуются, а получаемые алмазные пленки содержат в некоторых местах атомы кремния, которые замещают два соседних атома углерода. Такие дефекты мешали в эксперименте. Через некоторое время из раствора исчезало слишком много кремния, и алмазы переставали расти.

Тем не менее, удивительное открытие, что алмаз можно легко осадить из раствора при атмосферном давлении, открывает совершенно новые технические возможности. По мнению команды, процесс можно оптимизировать и выращивать алмазы с самыми разными свойствами и размерами. Например, существует огромный выбор других потенциально подходящих сплавов и других газов.

Источник: spektrum.de