Российские ученые разработали подход, позволяющий использовать лазеры для очистки искусственных алмазов от большинства присутствующих в них дефектов в виде атомов азота и прочих элементов, встроившихся в кристаллическую решетку из атомов углерода. Этот подход позволит увеличить качество и прозрачность производимых алмазов, сообщила в четверг пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

"Наше исследование продемонстрировало, как с помощью лазеров можно изменить окраску, значит, и свойства искусственного алмаза. Варьируя режимы облучения, мы можем изменить как цвет всего камня, так и создать незаметные глазу, но фиксируемые приборами микрокодировки внутри алмаза. Это очень важно для разработки новых способов контроля за оборотом искусственных алмазов", - заявил ведущий научный сотрудник Физического института РАН (Москва) Сергей Кудряшов, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

На сегодняшний день значительная масса алмазов, используемых в различных абразивных материалах и для решения других промышленных задач, производится искусственным путем из дешевого углеродного сырья. Главной причиной этого является то, что на синтез алмазов тратится меньше энергии и средств, чем на их добычу из недр Земли.

Существующие методики производства синтетических алмазов обладают несколькими существенными недостатками. В частности, наиболее общепринятые подходы, в том числе взрывной синтез драгоценных камней, не позволяют получать однообразные наноалмазы, имеющие схожие размеры и свойства. В дополнение драгоценные камни часто содержат в себе дефекты - вкрапления атомов азота и других элементов, влияющих на цвет, прозрачность и другие свойства алмазов.

Лазерная очистка алмазов

Кудряшов и его коллеги разработали инновационный подход, позволяющий избавиться от большинства подобных дефектов и тем самым повысить качество искусственных драгоценных камней. Ученые совершили это открытие в ходе наблюдений за тем, как с лазерным излучением взаимодействуют синтетические алмазы, окрашенные в частично красный оттенок.

"Мы воздействовали лазерными импульсами на алмазы красного цвета торговой марки Imperial Red Diamonds, лабораторно выращенные под действием высоких температур и давления - так называемые HPHT-алмазы. Импульсы были очень короткими - всего триллионная доля секунды - и с ультрамалой энергией, но облучали кристалл с большой частотой повторения", - пояснил Кудряшов.

Последующие наблюдения показали, что высокочастотная обработка алмазов при помощи лазера привела к обесцвечиванию и исчезновению большинства дефектов в тех точках, которые были облучены лазерными импульсами. Как предполагают исследователи, это произошло из-за того, что атомы азота были "выбиты" излучением или же соединились в более крупные группы, не взаимодействующие с видимым светом.

Этот подход, как отмечают исследователи, можно использовать не только для очистки искусственных алмазов от дефектов, но и для внесения незаметных для глаза узоров и сообщений, закодированных в виде набора из атомов азота или прочих точечных дефектов внутри толщи этих драгоценных камней. Это позволит создать систему контроля за оборотом искусственных алмазов, подытожили ученые.

https://nauka.tass.ru/nauka/15972909