Химики сварили алмазы из текилы

Химики из Национального независимого университета Мексики попробовали использовать дешевую серебряную 40-градусную текилу как сырье для производства алмазов.

В ходе эксперимента ученые сначала нагрели напиток до 280ºC и испарили в реакторе. После этого температуру газовой смеси повысили до 850ºC, чтобы разрушить химические связи. Наконец, после микроволнового облучения атомы перешли в состояние плазмы -- поток ионов.

В первую очередь исследователей интересовали ионизированные атомы углерода, так как именно они образуют кристаллическую решетку алмаза. После этого требовалось, чтобы ионы ударялись о подложку из нержавеющей или кремнистой стали, на которой и оставались, медленно формируя алмазный кристалл. В реакционную смесь исследователи добавили аргон, чтобы повысить скорость процесса. Давление в системе составляло всего 4,76--4,99 мм ртутного столба.

В результате этого у мексиканских ученых образовалась тончайшая алмазная пленка. В ее основе оказались алмазы сферической формы диаметром 100--400 нм.

Мексиканцы исследовали структуру алмаза при помощи сканирующей электронной микроскопии (scanning electron microscopy, SEM), позволяющей изучать поверхностную структуру микрообъекта путем анализа отраженного «электронного изображения». Также ученые использовали и рамановскую спектроскопию. В этом случае используется взаимодействие монохроматического (одноцветного) излучения с исследуемым веществом, сопровождающееся изменением энергии рассеянного излучения.

Результаты анализа показали, что алмазы получились чистыми. Многочисленные содержащиеся в текиле примеси не помешали образованию кристаллов.

Ранее ученые из Национального независимого университета Мексики успешно экспериментировали с другими органическими соединениями -- ацетоном, этанолом и метанолом. Метод интересен специалистам постольку, поскольку позволяет наносить алмазное напыление на режущие поверхности, различные датчики и устройства.

Мексиканские исследователи надеются, что к 2011 году методика создания алмазных напылений найдет промышленное применение, а пока они собираются продолжать экспериментировать с различными сортами текилы.

Метод плазменного CVD

В течение XX века ученые многократно возвращались к идее создания искусственных алмазов. Алмазы, как и графит, и уголь, представляют собой состоящую из атомов углерода структуру. Однако кристаллическая решетка алмаза отличается от остальных (аллотропных) модификаций углерода, придавая ему особые физические свойства.

После проведения расчетов выяснилось, что для искусственного создания алмазов необходимо высокое давление, а это требует значительных материальных затрат. В попытках снизить технологические и материальные затраты ученые разработали новый способ -- метод плазменного CVD. Суть его состоит в том, что в реактор вводится углеродсодержащий газ, который под воздействием микроволнового излучения превращается в плазму -- поток ионизированных атомов углерода. Ионы углерода ударяются о подложку -- зародыш будущего кристалла, в качестве которого используется тонкая пластинка из искусственного или природного алмаза, и достраивают его структуру. Но скорость роста кристалла позволяла нарастить всего 1 мм алмаза за несколько суток.

Однако в 2002 году группа ученых под руководством Рассела Химли из Университета Карнеги сообщила о достижении скорости роста кристалла 50--150 микронов в час. Для этого потребовалось подобрать необходимые температуру и давление, а также ввести в реакционную систему азот.

В 2005 году экспериментаторы сообщили, что им удалось вырастить совершенно бесцветный кристалл весом 10 каратов и длиной 12 мм. При этом скорость роста образца составляла 100 мкм/ч.

Ученые же из Геофизической лаборатории Вашингтонского института Карнеги, похоже, недавно нашли недорогой способ получения крупных искусственных алмазов ювелирного качества.