20-летняя мечта сбылась: ученые совершили прорыв в создании искусственных алмазов

Фото: Getty Images

Ученые долгие годы разрабатывают различные методы производства искусственных алмазов. Новый метод, предложенный группой исследователей из Токийского университета, обладает неожиданными преимуществами, пишет SciTechDaily.

Ученые в ходе исследования обнаружили, что подготовив образцы определенным образом перед воздействием на них электронным пучком, их процесс не только способствует образованию алмазов, но и защищает органические материалы от повреждений, которые обычно вызывают такие пучки. Этот прорыв может открыть путь к более совершенным методам визуализации и анализа.

Отмечается, что обычно методы создания алмазов основаны на преобразовании источников углерода в экстремальных физических условиях. К ним относятся давление в десятки гигапаскалей и температуры, достигающие тысяч кельвинов.

Еще один подход включает в себя химическое осаждение из паровой фазы. Этот метод приводит к тому, что алмаз создается фактически нестабильным.

Профессор Эйити Накамура и его коллеги из химического факультета Токийского университета применили стратегию низкого давления, которая использует тщательно контролируемое электронное облучение, применяемое к молекуле углеродной клетки, известной как адамантан (C10H16).

В издании объяснили, что адамантан является особенно перспективным, так он имеет структурное сходство с алмазом. Они имеют тетраэдрическую симметричную углеродную структуру с атомами, расположенными в одинаковой пространственной конфигурации.

В издании подчеркнули, что успех зависит от точного удаления C–H-связей адамантана. Это позволяет образоваться новым C–C-связям, в то время как отдельные строительные блоки собираются в трехмерную алмазную решетку.

Ученые отслеживали ионизацию твердого адамантана под воздействием электронов с атомным разрешением с помощью аналитической и визуализационной техники, называемой просвечивающей электронной микроскопией. Во время этого процесса субмикрокристаллы облучаются при 80-200 килоэлектронвольтах при 100-296 кельвинах в вакууме в течение десятков секунд.

В результате этого процесса при длительном облучении ученым удалось создать наноалмазы без дефектов с кубической кристаллической структурой, сопровождавшиеся выбросами водорода, диаметром до 10 нанометров. Исследователи также протестировали другие углеводороды, которые не смогли сформировать наноалмазы.

В издании резюмировали, что новое исследование ученых открывает новую парадигму для понимания и контроля химии в области электронной литографии, инженерии поверхностей и электронной микроскопии. Анализ преобразования наноалмазов подтверждает давние представления о том, что образование алмазов в внеземных метеоритах и ураносодержащих углеродистых осадочных породах может быть вызвано облучением высокоэнергетическими частицами.

Карпова Рада
Журналист ATinform