mesterséges gyémánt termelés Troitsk lendületet - elemző

FGU „Technológiai Intézet szuperkemény és újszerű szén anyagok” (TISNCM), amely a Troitsk, nanotechnológia részt hosszú ideig. Körülbelül tizenöt éve a tudósok itt termesztett mesterséges drágakövek mohón harapós nanotechnológiai kutatási központok szerte a világon. A riporter ellátogatott a Moszkva Region „gyémánt farm”, és beszélt a vezérigazgató az intézet Vladimir Blank.

A „gyémánt” a görög aδbμας fordítása a „elpusztíthatatlan”, és az arab azt jelenti, ugyanaz - „kemény”. Ez a leginkább tartós anyag a természetben, amely lehet tartani anélkül, hogy tönkremenne, ameddig csak akar. Ő az egyik legmagasabb a ásványok a törésmutató és diszperziós, így erős fény csiszolt kő irizáló.

Amellett, hogy kiváló optikai tulajdonságokkal, gyémánt van egy rekordot között a hővezető szilárd, abszolút ellenáll a korrozív, savas és lúgos média, X-sugarak és a sugárzás. Nos, érdemes megemlíteni a „kicsit”, mint a legkisebb súrlódási együttható a fém, ami a gyémánt a tökéletes szerszám. Plusz, a legmagasabb az összes rendelkezésre álló anyag a világon modulus és a legkisebb tömörítési arány. Már a gyémánt használják szinte minden területen a csúcstechnológia, és aszerint, hogy minden előrejelzés, szerepük csak nőni fog.

Magyarországon a termelés gyémánt páratlan FSI TISNCM. Csak az elmúlt évben, az Általános Intézet igazgatója, egyetemi tanár, doktor Fizikai és Matematikai Tudományok Vladimir Blank, emelt „több ezer karátos gyémánt” itt. Nagyjából elmondható, hogy a súlya kiderül körülbelül egy kilogramm drágaköveket legmagasabb rendű - nem mindenki milliárdos, létezik egy nagy „gyűjtemény”.

Vladimir Davidovich, miért van szükségünk a mesterséges gyémánt. Vajon a tudósok nem elég természetes? A bolygó valójában még mindig számos területen, ahol bányásznak nagy számban.

Másodszor, még a kiváló minőségű természetes gyémánt mindig hibák az a szemnek láthatatlan. Ez hatással lehet extrém terhelés, például akkor, ha használják őket, mint alapján rendkívül érzékeny a hőmérséklet-érzékelők, vagy ionizáló sugárzás.

És harmadszor, gem gyémánt mindig tartalmaznak különböző szennyező anyagok, amelyek már kis mennyiségben jelentősen rontják az optikai tulajdonságait. Jellemzően, a nitrogén kevert 1 atom ez az elem a 1,000-100,000 szénatomos. Kapjuk egykristályokban legalább 10-szer tisztább.

Büszkék vagyunk arra, hogy megtanulták, hogy nő a gyémánt egy bizonyos szennyező anyagok koncentrációja, attól függően, hogy a követelmények az ipar, ahol alkalmazni fogják.

Pontosan hol használják?

- Ez a hagyományos használatát a feldolgozóiparban csiszolásához ultramodern anyagokból és rádiós optika és az elektronika. Ezek közül gyártott gyémánt üllő, amely lehetővé teszi, hogy tanulmányozzák a tulajdonságait anyagok és fázisátalakulások őket nagy nyomás legfeljebb 2,5 millió atmoszféra, optikai ablakok nagy teljesítményű lézerek, nagy érzékenységű hőmérséklet-érzékelők, UV, X-ray sugárzás és a sugárzás, kis tehetetlenségű fűtőelemek, tűk szkennelés szonda mikroszkópok.

Nagyon ígéretes használata gyémánt, hogy hozzon létre egy új generációs félvezetők. Silicon tranzisztor még enyhe hőmérséklet-emelkedés vagy sugárzás háttér megváltoztatja jellemzőit és elveszti a képességét, hogy jól működik. És hoztunk létre gyémánt érzékelő hőmérsékletének mérésére nagy pontossággal -200 500 Celsius fok. Száz ponttal megelőzve így gyémánt szilícium tranzisztor mérésekor a háttérsugárzást, ami nagyon fontos a használt érzékelők atomerőművek reaktorok tengeralattjárók és űrhajók. Szerint a kifejlesztett Intézetünkben félvezető egykristály lehet termeszteni p-típusú széles körű villamos ellenállás 0,1-109 ohm · cm. Az alkalmazási területet évről évre bővül.

A termék nagy tisztaságú egykristály gyémánt

A természetben, gyémánt vannak kialakítva a vastagsága a kéreg mélységben több tíz kilométer: a nyomás több ezer atmoszféra, határozott kémiai összetétele a környezet és a hőmérsékletet körülbelül ezerötszáz Celsius fok. A folyamat nagyon hosszú, de játszani (és még gyorsítani) nagyon nehéz a laboratóriumban, de még mindig lehetséges. Vissza a huszadik század közepéig, a tudósok már megbirkózik a munka szintézisét gyémánt. Ezek előállításához speciális kamrákban közvetlen fázisátalakulás grafit a lökéshullám energia - a leggyakrabban használt erre trinitrotoluol. De az ilyen egykristályokban gyémánt (nevezik őket robbantása vagy robbanó) Gets a mérete nem nagyobb, mint 1 mm. És az azokat használó is az iparág csak a por vagy abrazív anyag. Tedd kristályok módon több „felnőni” lehetetlen volt: méretének növekedése jelentősen befolyásolja a minőséget. És most a gyémánt ipar szerint legalább 5-10-szer nagyobb.

Erre a célra, és célja az volt, „hőmérséklet-gradiens módszer”, amelyet most már sikeresen használják TISNCM.

Ebben az esetben, a nagynyomású kamrába. A mag - reakció cella - van katalizátorral töltött - egy speciális fémötvözetből alapuló vas. Az adalékok között a vas - fémek, amelyek elnyelik oxigén és a nitrogén szennyeződések. Ez is bevezette a nagy tisztaságú grafit és a detonációs kristály - a maggal mérete 0,5-0,6 mm. Seed egyébként is végeznek TISNCM.

A kamra nyomást emeljük 5,5 GPa, és ez-ra melegítjük, 1300-1500 ° C-on Ezután jön az izgalmas rész: a reakció cella úgy van kialakítva, hogy a hőmérséklet nem mindenütt egyforma benne. Graphite a legmelegebb pont, és a mag - a hideg. Először oldódni kezd a fém, és a atomok diffundálnak a zóna egy hűvösebb hőmérséklet, végül ülepítő a vetőmag. Mindent! A folyamatirányító számítógép és az ember mehet a dolgát.

4-5 nap múlva már gyémánt súlya 1 karátos, és 3-4 hét alatt - 5-6 karátos.

Szintén függően a tervezett műszaki feladat a fém-katalizátort vezetünk megkezdése előtt a folyamat különböző adalékanyagok, amelyek a kívánt tulajdonságokkal a kristály.

Az intézet - 26 egység, amelyben a tudósok „művelni” a termékeiket. Mindaddig, amíg a lehető legnagyobb tömege minden kő - 5-6 karátos.

És az utóbbi időben az intézet először kaptam ahhoz, hogy a kristályok 10 karátos, így néhány „inkubátorok” kell ismételni azt. Abban az évben, mint már említettük Vladimir Blank, a TISNCM gyémánt lehet termeszteni több ezer karátos. Elmondása szerint, míg csak 15-20 százalékot az a hazai piacon, a többi - export. A fő vevők - Japán, az Egyesült Államok, Nyugat-Európa. Az összes termék elosztani az intézmények és a részt vevő laboratóriumok kutatás területén a nanotechnológia - csak használatra a tudósok. Mert divat, ezek a „ékszerek” kicsit drága, de olcsóbb, mint a természetes. A termelési költségek egy 5 karátos kristály körülbelül 400 $ per karátos, és a kiskereskedelmi ár - 4-10.000 dollárt, attól függően, hogy meghatározott jellemzői a kő.