diamante artificiale de producție Troitsk avânt - analist

FGU „Institutul Tehnologic Superhard si Novel Materiale carbon“ (TISNCM), care este în Troitsk, nanotehnologie angajat pentru o lungă perioadă de timp. Timp de aproximativ cincisprezece ani, oamenii de știință au crescut aici, pietre artificiale sunt cu nerăbdare să se rupă de centre de cercetare in domeniul nanotehnologiei din intreaga lume. Reporterul nostru a vizitat regiunea Moscova „fermă de diamant“, și a vorbit cu directorul general al Institutului Vladimir Blank.

Cuvântul „diamant“ din aδbμας grecesc tradus ca „indestructibile“, și în limba arabă înseamnă același lucru - „greu“. Acesta este materialul cel mai durabil în natură, care pot fi menținute fără a fi distruse, atâta timp cât doriți. El are una dintre cele mai mari dintre mineralele indicele de refracție și dispersia, astfel încât în ​​lumină puternică fațetate piatră irizate.

În plus față de proprietățile optice excelente, diamantele au un record printre conductivitatea termică a solidelor, absolut rezistente la acid coroziv și medii alcaline, raze X și radiații. Ei bine, este de remarcat un „fleac“, ca cel mai mic coeficient de frecare al metalului care face diamante unealta de tăiere perfectă. În plus, cel mai mare dintre toate materialele disponibile în modulul mondial și cel mai mic raport de compresie. Deja, diamantele sunt utilizate în aproape toate domeniile de înaltă tehnologie, precum și în conformitate cu toate previziunile, rolul lor va crește numai.

În România, în producția de diamante este de neegalat TISNCM FSI. Numai anul trecut, potrivit directorului general al Institutului, profesor, doctor în fizică și Științe Matematice Vladimir Blank, a ridicat „mai multe mii de carate de diamante“ aici. Aproximativ vorbind, greutatea se dovedește aproximativ un kilogram pietre cel mai înalt ordin - nu toată lumea miliardar, există o mare „colecție“.

Vladimir Davidovich, de ce avem nevoie de diamante artificiale. Oare oamenii de știință nu au suficient naturale? Pe planeta de fapt încă multe domenii în cazul în care acestea sunt exploatate în număr mare.

În al doilea rând, chiar și cele mai diamant naturale de înaltă calitate, are întotdeauna defecte invizibile cu ochiul liber. Acest lucru poate afecta sub sarcini extreme, de exemplu, în cazul în care acestea sunt utilizate ca bază de senzori de temperatură extrem de sensibile sau radiații ionizante.

Și în al treilea rând, diamante gem conține întotdeauna diferite impurități, care chiar și în cantități mici înrăutățesc în mod semnificativ proprietățile lor optice. De obicei, azotul este amestecat 1 atom al acestui element la 1,000-100,000 atomi de carbon. Se obțin cristale unice de cel puțin 10 ori mai curat.

Suntem mândri de faptul că au învățat să crească diamantele cu o anumită concentrație de impurități, în funcție de cerințele industriei, în cazul în care acestea vor fi aplicate.

Unde anume este folosit?

- Aceasta este utilizarea lor tradițională în industria prelucrătoare pentru măcinarea materialelor ultra moderne și optice de radio și electronică. Dintre acestea, nicovale diamant fabricate, care să permită realizarea unor studii ale proprietăților substanțelor și a tranzițiilor de fază în ele la presiuni înalte de până la 2,5 milioane de atmosfere, ferestre optice pentru lasere de mare putere, senzori de temperatură înaltă sensibilitate, ultraviolete, radiații cu raze X și radiații, elemente de încălzire redusă inerție, ace pentru scanare microscoape sondă.

Utilizare foarte promițătoare de diamante pentru a crea o nouă generație de semiconductori. Silicon tranzistor chiar și cu o ușoară creștere a temperaturii sau a radiației de fond se modifică caracteristicile sale și își pierde capacitatea de a lucra bine. Și am stabilit senzor de diamant de măsurare a temperaturii cu o precizie ridicată -200-500 grade Celsius. O sută de puncte da înainte de diamant tranzistor de siliciu atunci când se măsoară radiația de fond, ceea ce este foarte important pentru senzorii utilizați în centralele nucleare, reactoare de submarine și nave spațiale. Conform tehnologiei dezvoltate în cristalele noastre institut semiconductoare singulare pot fi crescute de tip p cu o gamă largă de rezistivitate electrică de la 0,1 la 109 ohm · cm. domeniul lor de aplicare se extinde an de an.

Produsul de înaltă puritate diamant singur cristal

În natură, diamantele sunt formate în grosimea crustei la o adâncime de zeci de kilometri: presiunea în mii de atmosfere, compoziția chimică definită a mediului și o temperatură de circa 1.5 mii de grade Celsius. Procesul este foarte lung, dar joaca-l (chiar și accelera) este foarte dificil în laborator, dar încă posibil. Înapoi în secolul al XX-mijlocul lui, oamenii de știință au deja se descurcă cu munca asupra sintezei de diamante. Acestea sunt preparate în camere speciale, prin trecerea directă în fază de grafit din energia valurilor explozie - cel mai des folosit pentru acest trinitrotoluen. Dar astfel de cristale unice de diamant (acestea sunt numite detonarea sau explozive) devine dimensiunea de cel mult 1 mm. Și utilizarea lor este încă în industrie doar sub formă de pudră sau material abraziv. Asigurați-vă cristale într-un mod mai „cresc“, a fost imposibil: creșterea în dimensiune afectează în mod dramatic calitatea lor. Și acum industria diamantelor necesită cel puțin 5-10 ori mai mare.

În acest scop și a fost proiectat prin „metoda gradientului de temperatură“, care este acum folosit cu succes in TISNCM.

În acest caz, camera de înaltă presiune. celulă de reacție - - lor de bază este umplut cu un catalizator - un aliaj metalic special pe bază de fier. Printre aditivii la fierul - metalele care absorb oxigen și azot impurități. Aceasta a introdus, de asemenea, o înaltă puritate grafit și detonarea cristal - dimensiune semanate de 0,5-0,6 mm. Seed, întâmplător, este de asemenea făcut în TISNCM.

Presiunea camerei este ridicat la 5,5 GPa și a fost încălzit până la 1300-1500 ° C Urmatorul vine partea distractivă: celula de reacție este proiectat astfel încât temperatura nu este la fel peste tot în ea. Grafitul este cel mai fierbinte punct, și semințe - în frig. În primul rând începe să se dizolve în metal și atomii sunt difuzate în zona cu temperatură mai rece, în cele din urmă soluționarea pe sămânță. Totul! Calculatorul de control de proces, iar oamenii pot merge despre afacerea lor.

După 4-5 zile, au deja diamant cântărind carate 1, și trei până la patru săptămâni - 5-6 carate.

De asemenea, în funcție de sarcina tehnică destinată în metal, catalizatorul este introdus înainte de a începe procesul diferiților aditivi care asigură proprietățile dorite ale cristalului.

Institutul - 26 de unități în care oamenii de știință „cultive“ produsele lor. Atâta timp cât este posibil, greutatea maximă a fiecărui piatră - 5-6 carate.

Și recent, în cadrul Institutului pentru prima dată când am primit o comandă pentru cristalele în 10 carate, astfel încât unele dintre „incubatoarelor“ trebuie să-l refaceți. În anul, după cum sa menționat deja, Vladimir Blank, în TISNCM diamantele pot fi cultivate de mai multe mii de carate. Potrivit lui, in timp ce doar 15-20 la suta este cheltuit pe piața internă, restul - export. Principalii cumpărători - Japonia, Statele Unite ale Americii, Europa de Vest. Toate produsele sunt distribuite în toate instituțiile și laboratoarele implicate în cercetarea în domeniul nanotehnologiei - numai pentru utilizarea de către oamenii de știință. Pentru fashioniste, aceste „bijuterii“ puțin scumpe, deși mai ieftin decât naturale. Costul de producție al unui cristal de 5 carate este de aproximativ 400 $ per carat, iar prețul său de vânzare cu amănuntul - 4-10 mii de dolari, în funcție de caracteristicile specifice ale pietrei.