Разработана технология производства более прочных бриллиантов

Новости МирТесен

Благодаря использованию фуллеренов удалось создать кристаллическую структуру алмаза, которая обладает меньшей ломкостью и не имеет выраженной упорядоченности.

Алмаз является самым твердым минералом, встречающимся в природе. Однако его полезное свойство – исключительная твердость – имеет и обратную сторону: хрупкость. Алмазом можно легко поцарапать стекло или сталь, но при этом он также легко раскалывается при сильном ударе. Недавно ученые из Китая и США разработали способ получения алмазов, обладающих меньшей хрупкостью. Их исследование опубликовано в новом статье, опубликованной в журнале Nature.

Высокая степень упорядоченности атомов углерода в кристаллической решетке обуславливает как твердость, так и хрупкость алмаза. Она сохраняется и на ближнем порядке, на микроскопических расстояниях, сопоставимых с диаметром отдельных атомов, а также в масштабах бесконечности. дальнем порядке. С целью уменьшения прочности на разрыв алмазов без ущерба для их высокой твердости, исследователи разработали подход к формированию структуры, характеризующейся упорядоченностью в непосредственной и промежуточной близости атомов, но отсутствием дальнего порядка. Подобные организации принято обозначать как паракристаллическими.

Для получения этих алмазов Говард Шэн (Howard Sheng) из Университета Джорджа Мейсона и его коллеги модифицировали общепринятый метод их синтеза. Традиционно искусственные алмазы изготавливаются из углерода, подвергаемого воздействию экстремального давления и высокой температуры. Чтобы удалить дальний порядок в готовом кристалле, сохранив при этом ближний, в стандартную технологию внесли добавки фуллерены — органические соединения сложной структуры, представляющие собой полые сферы, состоящие из углеродных полиэдров.

В ходе эксперимента исходные компоненты нагревали до температур от 900 до 1300 градусов Цельсия и подвергали воздействию давления в диапазоне от 27 до 30 гигапаскалей (что значительно превышает стандартное атмосферное давление, которое составляет всего 100 килопаскалей). В результате воздействия микросферы фуллеренов разрушаются и включаются в кристаллическую структуру минерала. Это приводит к нарушению дальнего порядка в решетке кристалла и снижает его хрупкость.

Следует отметить, что параметры температуры и давления, требуемые при использовании новой технологии, продемонстрировали меньшие значения по сравнению с традиционными условиями синтеза искусственных алмазов. Однако, стоит напомнить, что исследователи недавно разработали методики, позволяющие получать их даже при комнатной температуре.