Новая технология выращивания алмазов может сильно удешевить их стоимость

Новый метод, основанный на смешивании жидких металлов, позволяет получить искусственный алмаз за считанные минуты. В то время как природные алмазы формируются миллиарды лет при экстремальных давлениях и температурах глубоко под землей. Синтетические формы можно получить гораздо быстрее, но они требуют интенсивного измельчения в течение нескольких недель.

фото: unsplash.com

Команда, стоящая за инновационным подходом, возглавляемая исследователями из Института фундаментальных наук в Южной Корее, уверена, что процесс выращивания алмазов можно ускорить, и это существенно изменит Производство синтетических камней.

Несмотря на то, что по-прежнему требовались высокие температуры, в районе 1025°C, непрерывная алмазная пленка была сформирована за 150 минут при давлении 1 атм. Это эквивалентно давлению, которое мы ощущаем на уровне моря, и в десятки тысяч раз меньше, чем обычно требуется природному камню для появления на свет.

Растворение углерода в жидком металле для получения алмаза не является чем-то совершенно новым. например, компания General Electric разработала процесс полвека назад, используя расплавленный сульфид железа. Но для этих процессов все еще требовалось давление в 5-6 гигапаскалей и алмазная «затравка, за которую мог бы зацепиться углерод.

«Мы открыли способ выращивания алмазов при давлении 1 атм и умеренной температуре с использованием жидкого металлического сплава», — заявляют исследователи.

Снижение давления было достигнуто с помощью тщательно подобранной смеси жидких металлов: галлия, железа, никеля и кремния. Специально разработанная вакуумная система, размещенная внутри графитового корпуса, позволяет очень быстро нагревать, а затем охлаждать металл, подвергая его воздействию смеси метана и водорода.

Эти условия приводят к тому, что атомы углерода из метана проникают в расплавленный металл, выступая в качестве затравок для алмазов. Всего через 15 минут небольшие фрагменты кристаллов алмаза выделяются из жидкого металла непосредственно под поверхностью, а через два с половиной часа воздействия образуется сплошная алмазная пленка.

Хотя концентрация углерода, образующего кристаллы, снизилась всего на несколько сотен нанометров, исследователи ожидают, что процесс может быть улучшен с помощью нескольких изменений.

«Мы предполагаем, что простые модификации могут позволить выращивать алмазы на очень большой площади, используя большую поверхность или интерфейс, настраивая нагревательные элементы для достижения гораздо большей потенциальной области роста и распределяя углерод в области роста алмаза некоторыми новыми способами», — поясняют исследователи.

Эти модификации потребуют времени, и анализ этого процесса все еще находятся на очень ранней стадии, но авторы считают, что у него большой потенциал и что можно использовать другие жидкие металлы для получения аналогичных или даже лучших результатов.

Напомним, что процесс, используемый в настоящее время для создания большинства синтетических алмазов, которые выполняют различные функции в самых разных промышленных процессах, электронике и даже квантовых компьютерах, занимает несколько дней и требует гораздо большего напряжения. Если эта новая технология реализует свой потенциал, Производство алмазов станет намного быстрее и проще.

«Общий подход к использованию жидких металлов может ускорить рост алмазов на различных поверхностях и, возможно, способствовать росту алмазов на мелких затравочных частицах», — заключают специалисты.

Источник