Об этом пишут Science News; Science.org.
Новый лабораторный метод позволяет выращивать алмазы при атмосферном давлении, хотя в природе они образуются в недрах Земли под очень большим давлением, а кристаллы при этом получаются не больше 100 нанометров в диаметре, то есть размером с обычный вирус.
Но ученые полагают, что со временем тем же методом удастся выращивать более крупные образцы и протяженные алмазные пленки, которые высоко ценятся в современной электронике и оптике.
Алмаз — это форма чистого углерода, в которой тесно связанные друг с другом атомы образуют пирамидальную кристаллическую структуру. Такая организация обеспечивает, в частности, необычайную твердость, а также высочайшую тепло- и электропроводность минерала.
Алмазы используют при создании квантовых компьютеров и датчиков магнитного поля, мощных электронных устройств, детекторов радиации и лазеров.
Для производства синтетических алмазов ученые пытаются воспроизвести условия земной мантии на глубине сотен километров под поверхностью и сжимают атомы углерода при давлении, превышающем атмосферное в 60 000 раз, и температуре около 1600°C.
Но несколько лет назад материаловед из южно-корейского Института фундаментальных исследований (Institute for Basic Science) Родни Руофф (Rodney Ruoff) предположил, что столь экстремальные условия могут быть необязательны.
Основанием для этого послужило опубликованное в 2017 году сообщение его японских коллег об образовании твердых слоев графена, другой формы чистого углерода, в жидком галлии. В этом расплавленном металле растворяли метан, и графен получился из атомов углерода, входящих в состав этого газа.
«Мы подумали, что при подборе правильных условий такой подход может привести к образованию алмазов, и решили попробовать», — рассказывает Руофф. Ученые сначала поместили крупинки алмазов на кусочки кремниевой пластины и капали на них расплавленным галлием и другими жидкими металлами, а затем подвергли смесь воздействию метана или других углеродосодержащих газов.
Первоначально казалось, что росту алмаза препятствует кремниевая пластина, покрытая слоем диоксида кремния. Но в одном эксперименте капля жидкого галлия перетекла через край пластины, растворив часть обнаженного чистого кремния.
Когда позже ученые заглянули внутрь затвердевшего металла, они обнаружили скопление крошечных алмазных кристаллов. В журнале Nature Руофф с соавторами сообщают о получении алмазов в смеси жидкого галлия, железа, никеля и кремния, нагретой до 1025°C и подвергавшейся воздействию газов метана и водорода.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Нет комментариев