Институт Карнеги ускоряет темпы выращивания искусственных алмазов
|
Техника, созданная исследователями из Геофизической лаборатории Института Карнеги, позволяет выращивать алмазы размером до десяти карат (до двух грамм) в виде монокристаллов толщиной до одного сантиметра.
Скорость роста такого кристалла, получаемого методом химического осаждения пара (chemical vapor deposition, CVD), достигает 100 микрометров в час. Размер получающегося в результате этого процесса алмаза примерно впятеро превышает размеры ныне присутствующих на рынке искусственных алмазов, выращиваемых как по привычной технологии HPHT (high pressure/high temperature), сочетающей высокое давление и высокие температуры, так и с использованием различных разновидностей CVD-технологии.
Кроме того, новый тип искусственных алмазов совершенно бесцветен и прозрачен в спектральном диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного света. По словам руководителя проекта доктора Рассела Хемли (Russel Hemley), «задача получения крупных, бесцветных и чистых искусственных бриллиантов с помощью CVD-технологии все еще остается чрезвычайно трудновыполнимой». В этом смысле достижение возглавляемой им группы можно считать серьезным прорывом в области синтеза искусственных кристаллов. Результаты эксперимента, как сообщается в пресс-релизе Института Карнеги, были представлены в ходе Десятой международной конференции по новым технологиям выращивания алмазов, проходившей 12 мая в японском городе Цукуба.
Чтобы проникнуться значением сделанного группой доктора Хемли открытия, следует вспомнить, что большинство искусственных алмазов, синтезированных с помощью технологии HPHT, как правило, имеют желтый оттенок, а алмазы, выращенные по CVD-технологии, выдержаны в коричневых цветах, что значительно ограничивает возможность их применения в той же оптике. Что же касается бесцветных алмазов, то используемые для их выращивания технологии, во-первых, чрезмерно дороги, а во-вторых, не позволяют получать более или менее крупные образцы.
Первоначально группа доктора Хемли добилась получения более чистых и твердых CVD-алмазов с помощью HPHT-отжига, однако по мере совершенствования технологии от отжига решено было отказаться. Для получения алмазов большого размера исследователи воспользовались методом химического осаждения пара на шести гранях алмазного субстрата размером 4 х 4 х 1,5 мм. По мнению исследователей, в перспективе такая техника позволит увеличить массу получаемых алмазов с нынешних десяти до куда более внушительных трехсот карат.
Что же касается темпов роста таких алмазов, пока ограниченных 100 микрометрами в час, то ученые из Геофизической лаборатории полагают, что скорость синтеза можно еще как минимум утроить. А если повезет, то повысить на порядок — до одного миллиметра в час. «Нас ожидает бриллиантовый век», — заявил доктор Хемли.
Монокристалл алмаза (вверху), полученный методом химического осаждения пара на шести гранях алмазного субстрата (внизу) размером 4 х 4 х 1,5 мм (фото с сайта www.carnegieinstitution.org)