изкуствени диаманти производство Троицк набира скорост - анализатор

FGU "технологичен институт на свръхтвърди и Нови Въглеродни материали" (TISNCM), който е в Троицк, нанотехнологиите, ангажирани за дълго време. За около петнадесет години, учените са се увеличили тук изкуствени скъпоценни камъни с нетърпение изкупуват нанотехнологиите изследователски центрове по целия свят. Нашият репортер посети Москва регион "диамант фермата" и разговаря с изпълнителния директор на празно институт Владимир.

Думата "диамант" от гръцката aδbμας превежда като "неразрушима", както и на арабски език, това означава едно и също - "хард". Това е най-издръжлив материал в природата, което може да се поддържа без да бъдат унищожени, толкова дълго, колкото искате. Той има една от най-високите сред минералите индексът на пречупване и дисперсия, така че при ярка светлина фасетиран камък с преливащи се цветове.

В допълнение към отлични оптични свойства, диаманти имат запис между термичната проводимост на твърди вещества, напълно устойчиви на корозивни киселина и алкални среди, рентгенови лъчи и радиация. Е, това е да се отбележи една "дреболия" като най-ниския коефициент на триене на метал, което прави диаманти идеалният инструмент за рязане. Плюс това, най-високата сред всички налични материали в света модул и най-ниската степен на сгъстяване. Вече диаманти се използват в почти всички области на високите технологии, както и в съответствие с всички прогнози, тяхната роля ще се увеличи.

В България в производството на диаманти е ненадмината FSI TISNCM. Само през миналата година, според генералния директор на Института, професор, доктор на физическите и математическите науки Владимир Бланк, повдигнат "няколко хиляди карата диаманти" тук. Грубо казано, теглото се оказва, около един килограм скъпоценни камъни най-висок ред - не всеки милиардер, съществува голяма "събиране".

Владимир Давидович, защо имаме нужда от изкуствени диаманти. Знаете учените не разполагат с достатъчно естествена? На планетата в действителност все още има много области, в които те се добива в големи количества.

На второ място, дори и най-високо качество на естествен диамант винаги има дефекти невидими за окото. Това може да повлияе при екстремни натоварвания, например, ако те се използват като основа на силно чувствителни температурни сензори или йонизиращо лъчение.

И на трето място, скъпоценни диаманти винаги съдържат различни примеси, които дори в малки количества значително се влошат оптичните си свойства. Обикновено, азот се смесва 1 атом на този елемент на 1,000-100,000 въглеродни атома. Ние получи монокристали от най-малко 10 пъти по-чист.

Ние се гордеем с факта, че се научих да расте диаманти с определена концентрация на примесите, в зависимост от изискванията на индустрията, където те ще бъдат приложени.

Къде точно се използва?

- Това е традиционната им употреба в преработващата промишленост за шлайфане на ултра модерни материали и радио оптика и електроника. От тях, произведени диамантени наковалня, което позволява да се проведат изследвания на свойствата на веществата и фазови преходи в тях при високи налягания до 2,5 милиона атмосфери, оптически прозорци за висока мощност лазери, температурни датчици висока чувствителност, ултравиолетови, рентгенови лъчи и радиация ниска инерция нагревателни елементи, игли за сканиране сонда микроскопи.

Много обещаващ използването на диаманти за създаване на ново поколение на полупроводници. Силиконовата транзистор дори с леко повишаване на температурата или радиационната обстановка се променя неговите характеристики и губи способността си да работи добре. И ние сме създали диамант сензор за измерване на температура с висока точност от -200 до +500 градуса по Целзий. Стоте точки пред дават диамант силиций транзистор, когато се измерва радиационния фон, което е много важно за сензори, използвани в атомни електроцентрали, реактори на подводници и космически кораб. Според технологията, разработена в нашия институт полупроводникови единични кристали може да се отглежда р-тип с помощта на електрическо съпротивление от 0.1 до 109 ома · cm. Тяхната област на приложение се разширява с всяка година.

Продуктът с висока чистота единичен кристал диамант

В природата, диаманти са оформени в дебелината на кората на дълбочина десетки километри: налягането в хиляди атмосфери, определен химически състав на околната среда и температура около хиляда и петстотин градуса. Процесът е много дълъг, но го играят (и дори ускори) е много трудно в лабораторията, но все пак е възможно. Обратно в средата на ХХ век, учените вече са се справя с работата по синтеза на диаманти. Те се приготвят в специални камери чрез пряк фазов преход на графит от енергията на взрива вълна - най-често се използва за тази тринитротолуол. Но такива единични кристали от диамант (те се наричат ​​детонация или експлозивна) получава размер на не повече от 1 мм. И използването им е все още в индустрията само под формата на прах или абразивен материал. Направете кристали по начин, по "порасна", че е невъзможно: увеличаване на размера драматично се отразява на качеството им. И сега индустрията диаманти изисква поне 5-10 пъти по-голям.

За тази цел и е проектирана от "метод температурен градиент", който сега се използва успешно в TISNCM.

В този случай камерата за високо налягане. Тяхната основна - реакция клетка - се пълни с катализатор - специална метална сплав на основата на желязо. Сред добавките към желязото - метали, които абсорбират кислород и азот примеси. Това също въведе висока чистота графит и детонация кристал - схемата размер от 0.5-0.6 мм. Семената, между другото, също е направено в TISNCM.

Налягането в камерата се повишава до 5,5 GPa, и се загрява до 1300-1500 ° С След това идва най-забавната част: реакция на клетката е проектирана така, че температурата не е същото навсякъде в него. Графит е най-горещата точка, а семената - в студа. Първо започва да се разтваря в метала и атоми, са необходими в зона с ниска температура, в крайна сметка да се установи на семена. Всичко! Компютърът за управление на процеса, и хората могат да си вършат работата.

След 4-5 дни, вече има диамант с тегло 1 карат, и три до четири седмици - 5-6 карата.

Също така, в зависимост от предназначението техническа задача в метал катализатор се въвежда преди началото на процеса на различни добавки, които осигуряват желаните свойства на кристала.

Институтът - 26 единици, в които учените "обработват" своите продукти. Докато е възможно максималното тегло на всеки камък - 5-6 карата.

А наскоро в Института за първи път получих заповед за кристалите в 10 карата, така че някои от "инкубатори" трябва да го ремонтирам. През цялата година, както вече бе споменато Владимир Бланк, в TISNCM диаманти могат да се отглеждат по няколко хиляди карата. Според него, докато само 15-20 на сто се изразходват за вътрешния пазар, а останалата част - износ. Основните купувачи - Япония, САЩ, Западна Европа. Всички продукти се разпространяват в цялата институциите и лабораториите, участващи в изследвания в областта на нанотехнологиите - за употреба само от учени. За модата, тези "бижута" малко скъпи, въпреки че по-евтино, отколкото естествено. Производствената цена на 5-каратов кристал е около 400 $ за карат, и цените на дребно - 4-10 хиляди долара, в зависимост от определените характеристики на камъка.