Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Ценность алмаза заключается в физических качествах, которые во многом обусловили возможности для раскрытия ювелирами уникальных декоративных свойств этого драгоценного камня. Но эти качества имеют значение уже на рынке или в процессе эксплуатации, а для добывающей промышленности важен тот факт, что на создание алмаза уходят миллионы лет.

Минерал формируется в особых условиях на глубине до 200 км и при температуре от 900 до 1300 °C. Казалось бы, должны возникать непреодолимые препятствия для повторения процесса создания алмаза на поверхности земли в более короткие сроки. Однако ученые научились создавать минерал даже при комнатной температуре.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Давняя мечта

Желание изготавливать алмазы на поверхности земли в комфортных для человека условиях давно овладело умами ювелиров, мечтавших получить более дешевое сырье для производства бриллиантов. Геологи в этом старались помогать, разрабатывая способы получения синтетических аналогов ценного минерала. Например, в 1950-х годах был сделан существенный прорыв в этом направлении, когда шведско-американская группа ученых открыла метод преобразования графита и расплавленного железа в искусственный алмаз.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

На данный момент наиболее распространенным способом генерации синтетических алмазов является метод, при котором технологический процесс сопровождается воздействием повышенной температуры и высокого давления. Отметим, что в естественных условиях формирования алмаза на глубине действует давление, в пятьдесят раз превышающее показатель на поверхности земли. В рамках промышленной технологии давление и температура воздействуют на углерод, что и приводит к образованию синтетического алмаза.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Искусственные аналоги

Австралийские ученые заявили, что их технология позволяет изготавливать алмазы в условиях комнатной температуры всего за пять минут. Отмечается, что они смогли создать два типа алмазов. Первый представляет собой аналог минерала, используемого в ювелирном деле, а второй (лонсдейлит) обладает более высокими показателями твердости и, скорее, подойдет для применения в промышленности. Вторая разновидность также называется группой гексагональных алмазов, которые можно встретить только в определенных местах падения метеоритов.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Технологические нюансы

Одним из главных достижений исследователей стало то, что они смогли получить алмазы при комнатной температуре. Особенно это удивительно в случае с лонсдейлитом, твердость которого на 58% превосходит этот показатель природных алмазов. В то же время ученые не смогли обойтись без оказания повышенного давления на атомы углерода. Степень этого воздействия можно сравнить с нагрузкой от 640 африканских слонов, которая концентрируется в одной точке.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Изменение методики

Секрет технологии заключается именно в параметрах оказания этого давления. Оно очень высокое. Кроме того, применяются и особые условия его направления со сдвигом. Авторы технологии отмечают, что этот процесс с точки зрения физики можно выражать силой скручивания или скольжения. В результате атомы углерода перемещаются нужным образом, образовывая лонсдейлит.

В процессе изготовления применялась специальная алмазная наковальня.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Анализ полученных алмазов

Для понимания процессов формирования искусственных алмазов специалистам пришлось изучать структуру маленьких кусков разрезанного минерала под электронным микроскопом. В ходе исследования было замечено, что минералы формировались внутри полос, которые в итоге получили название «реки».

В процессе изучения специалисты применяли передовые технологии для анализа, включая инструментарий подразделения микроскопии и микроанализа при Мельбурнском королевском технологическом институте.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Искусственно создаваемые алмазы не предназначены для применения в качестве ювелирных изделий. Они займут свое место в промышленной индустрии для создания защитных экранов и режущей оснастки с уникальным сочетанием прочностных качеств.

На данном этапе ученые работают уже над другой задачей. Это оптимизация предложенной технологии для массового производства с минимальными экономическими издержками. Из сверхпрочных алмазов сегодня выпускается огромное количество инструментов и компонентов техники, к которой предъявляются высокие требования в плане долговечности и прочности.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Заключение

Алмаз – один из самых ценных минералов по своим прочностным качествам и по декоративным свойствам. Эксплуатационные характеристики сделали его привлекательным материалом для разных сфер применения. Но даже на сегодняшний день нельзя сказать, что ученые разгадали все тайны алмаза и тонкости его происхождения.

Австралийским исследователям удалось опытным путем продемонстрировать уникальный процесс образования данного минерала в условиях комнатной температуры и за рекордно короткое время. Результаты проделанной работы, вероятно, отразятся на практике применения алмазов в промышленности. Можно ожидать, что будет основано новое направление в производстве лонсдейлита, которое сделает его более распространенным и доступным материалом. Уже сейчас ученые заявляют, что производство большого количества искусственного алмаза является их долгосрочной целью.

Ученые научились делать алмазы при комнатной температуре

Однако на одном алмазе исследования австралийских ученых не закончились. Был исследован механизм образования минерала с определенными характеристиками, но этот же метод может применяться и для других технически значимых материалов.

Источник