Синтез алмазов при нормальном давлении

29.05.2024

Учеными из Южной Кореи разработан новый метод синтеза алмазов. Созданы самые прочные камни всего за 15 минут при нормальном давлении, что коренным образом отличается от традиционных способов получения синтетических алмазов.

Группа ученых под руководством физико-химика Родни Руоффа из Института фундаментальных наук в Южной Корее разработала инновационный метод синтеза алмазов. В отличие от существующих технологий, их подход не требует использования затравочного кристалла и высокого давления, что значительно упрощает процесс выращивания алмазов.

Природные алмазы образуются на глубине десятков километров под землей при огромном давлении в несколько гигапаскалей и температуре более 1500°C. Этот процесс воспроизводится в методе HPHT (High Pressure High Temperature), который используется для синтеза 99% всех искусственных алмазов. HPHT предполагает использование экстремальных условий для превращения углерода в алмаз на основе небольшого затравочного кристалла.

Однако поддержание столь высокого давления и температуры является технически сложной задачей. Кроме того, размеры получаемых алмазов ограничены одним кубическим сантиметром, а процесс занимает около двух недель. Существует и другой метод - химическое осаждение из газовой фазы, который устраняет необходимость в высоком давлении, но сохраняет необходимость использования затравочных кристаллов.

Новая технология, предложенная командой Руоффа, избавляет от недостатков обоих методов. Она основана на использовании нагретого галлия с небольшим количеством кремния в графитовом тигле. Галлий был выбран из-за способности катализировать образование графена из метана.

Тигель помещали в специально разработанную камеру, в которой поддерживалось нормальное атмосферное давление, и через нее пропускался нагретый метан, обогащенный углеродом. В результате экспериментов исследователи выяснили, что смесь галлия, никеля и железа с добавлением кремния оптимально подходит в качестве катализатора роста алмазов. Уже через 15 минут на дне тигля начала образовываться алмазная пленка. Спектроскопический анализ показал, что пленка прозрачная с небольшой примесью кремния.

Механизм образования алмазов в этом методе пока не полностью ясен. Предполагается, что температура влияет на движение углерода к центру тигля, где он кристаллизуется, образуя алмазную структуру.

Новый метод синтеза алмазов при нормальном давлении представляет собой значительный шаг вперед в области материаловедения. Он не только упрощает процесс выращивания алмазов, но и открывает новые перспективы для их использования в различных отраслях промышленности.

<< Назад: Электрический трейловый велосипед McLaren 30.05.2024

>> Вперед: Суперяхта на водородном двигателе 29.05.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Старикам полезны компьютерные игры 10.06.2006 Американский невролог Генри Манке, набрав группу из 95 человек средним возрастом 80 лет, попросил их на протяжении восьми недель ежедневно один час тратить на несложную компьютерную игру. Другая подобная группа в течение такого же времени использовала компьютер для слушания лекций на разные темы по Интернету. За время опыта игравшие улучшили результат стандартных тестов на память и внимание в среднем на 5, 5 балла, а смотревшие на лекторов - только на два балла. В целом по возможностям памяти и уровню внимания группа игроков как бы помолодела на 10 лет.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025