Алмаз – самый драгоценный камень во все времена

Технические алмазы небольших размеров стали выращивать в лабораторных условиях ещё в середине 1950-х годов. Ювелирные кристаллы также можно получать искусственно, потратив на это немало средств. За последние годы учёные провели множество экспериментов, узнав многое о происхождении алмазов. Теперь исследователи замахнулись на создание необычайных кристаллов, свойствам которых позавидует сама природа.

Эксперименты по плавлению алмаза

До сих пор история открытия искусственных кристаллов окутана тонкой вуалью. Некоторые факты стали известны благодаря последней публикации Сергея Стишова в журнале с обзорами современного состояния наиболее актуальных проблем физики, “Успехи физических наук”. Однако для полного изучения алмазов понадобится ещё большое количество времени. Выдающийся французский химик XVIII века, Лавуазье, доказал, что алмаз горит, как и любое заурядное вещество. В своём опыте он направил луч солнца на кристалл в стеклянном сосуде, и при сгорании образовался углекислый газ. Так выяснилось, что дорогой камень состоит из углерода. Показалось, что всё просто: нужно было лишь придумать, как сделать из аморфного углерода кристалл. Однако алмаз является наитвердейшим минералом на нашей планете, а графит наимягчайшим, и оба состоят из углерода. Чтобы сделать из обычной сажи настоящий кристалл, учёные произвели специальные расчёты и получили уравнение для перехода.

К 1930-м годам выяснилось, что для алмазного синтеза требуются экстремальные показатели давления и температуры, которых невозможно достигнуть на этом уровне технологий. Настоящий прорыв произошел после войны. Проблема была решена в трех высокоразвитых странах, которые раньше не имели собственных залежей и рудников алмазов: Швеции, США и Советском союзе. Советские физики занялись синтезом драгоценного камня в 1947 году. Вначале дела шли не совсем удачно, пока в 1955 в Nature не появилось публикации “Рукотворный алмаз”, авторами которой были учёные из GE. После этой статьи фирма ASEA из Швеции объявила, что впервые изготовила кристалл еще в 1953 году. В СССР эту проблему решал Институт кристаллографии вместе с Алексеем Шубниковым, а также лаборатория высоких давлений Леонида Верещагина. Предприятия стали конкурировать, но по итогу победа досталась господину Верещагину. По словам академика Стишова, Верещагин собрал несколько команд, которые работали в изоляции друг от друга, и только ему была доступна полная картина исследования.

Важную роль здесь сыграл тот факт, что американцы понемногу публиковали подробности собственных исследований. В результате алмаз, синтезированный в лаборатории Института физики высоких давлений, был получен в 1960. Какая именно группа заслуживает лавры победителя – до сих пор неясно. В результате именно Леонид Верещагин и его коллеги получили почётные звания и награды. Уже в 1990-х годах оказалось, что кристалл, о котором рассказывается в работе Холла и его соавторов, был не искусственным, а натуральным – его применяли в качестве семени для роста.

Оборудование для выращивания алмаза

Когда учёные стали получать искусственные алмазы небольшого размера, стало интересно, как получить большие ювелирные кристаллы. В 1978 году эту проблему решал Институт геологии и геофизики Сибирского отделения Академии наук в Новосибирске. Тогда стало возможным выращивать алмаз, соблюдая все необходимые условия. За рубежом для обработки алмаза используется аппарат типа Belt с мощным прессом. В Новосибирске есть аппарат без пресса под названием БАРС. В его основе металлический сплав, графит и затравочный кристалл алмаза.

Физики работали над совершенствованием этого оборудования, до тех пор пока в 1990 году команда Юрия Пальянова не получила драгоценные кристаллы размером в 1,5 карата. Эти разработки сертифицированы за рубежом и имеют признание во всех странах. Ученые получают алмазы с желаемыми свойствами Никто не спорит, что выращивание больших ювелирных алмазов – дорогостоящий процесс. По свойствам искусственные камни, устойчивые к экстремальным температурам и радиации, во многом опережают природные.

Чистый правильно выращенный кристалл имеет хорошую теплопроводность. Натуральный камень растёт с примесью атомов, имеет нарушение симметрии и идеальной периодичности в своём строении, а также отклоняется от совершенной структуры. Директор лаборатории экспериментальной минералогии и кристаллогенеза, Пальянов Юрий Николаевич, говорит о том, что необходимо производить монокристаллы высокого качества. Учёные из Новосибирска научились придавать драгоценному кристаллу новые свойства, внимательно контролируя процесс его выращивания и используя различные добавки вроде: азота, олова, брома, меди и т.д.

Где растут алмазы?

В алмазном синтезе произошёл большой прорыв. Однако до сих пор точно неизвестно, как минерал появляется из недр. Одним из коренных источников алмазов являются кимберлиты — особый тип магматических горных пород. Добываемые из кимберлитов алмазы имеют различную форму и размер. Наиболее высоко ценятся прозрачные ювелирные камни. О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных. Существуют только разные гипотезы, согласно одной из них, кристаллы вырастают в глубоких недрах земли из силикатных и сульфидных расплавов и флюидов.