Синтетический алмаз
Выращенный в лаборатории алмаз ( LGD ; [1] также называемый выращенным в лаборатории, созданным в лаборатории , искусственным , созданным вручную , искусственным , синтетическим или культивированным алмазом ) — это алмаз , который производится в контролируемом технологическом процессе (в отличие от естественно сформированный алмаз, который создается в результате геологических процессов и добывается при добыче полезных ископаемых ). В отличие от имитаторов бриллиантов(имитации алмаза, сделанные из внешне похожих неалмазных материалов), синтетические алмазы состоят из того же материала, что и природные алмазы — чистый углерод , кристаллизованный в изотропной трехмерной форме, — и обладают идентичными химическими и физическими свойствами .
Между 1879 и 1928 годами сообщалось о многочисленных заявлениях о синтезе алмазов; большинство этих попыток были тщательно проанализированы, но ни одна из них не была подтверждена. В 1940-х годах в Соединенных Штатах, Швеции и Советском Союзе начались систематические исследования создания алмазов , кульминацией которых стал первый воспроизводимый синтез в 1953 году. Дальнейшая исследовательская деятельность привела к открытиям алмазов HPHT и CVD , названных в честь их метода производства ( высокотемпературное и химическое осаждение из паровой фазы соответственно). Эти два процесса по-прежнему доминируют в производстве синтетических алмазов. Третий метод, в котором алмазные зерна нанометрового размера создаются при детонации углеродсодержащих взрывчатых веществ, известен какдетонационный синтез, появившийся на рынке в конце 1990-х гг. Четвертый метод обработки графита ультразвуком высокой мощности был продемонстрирован в лаборатории, но в настоящее время не имеет коммерческого применения.
Свойства искусственного алмаза зависят от производственного процесса. Некоторые синтетические алмазы обладают такими свойствами, как твердость , теплопроводность и подвижность электронов , которые превосходят свойства большинства природных алмазов. Синтетический алмаз широко используется в абразивах , режущих и полировальных инструментах, а также в радиаторах . Разрабатываются электронные приложения синтетического алмаза, в том числе мощные выключатели на электростанциях , высокочастотные полевые транзисторы и светоизлучающие диоды . Синтетические алмазные детекторы ультрафиолета(УФ) свет или высокоэнергетические частицы используются в высокоэнергетических исследовательских установках и доступны на коммерческой основе. Благодаря уникальному сочетанию термической и химической стабильности, низкого теплового расширения и высокой оптической прозрачности в широком спектральном диапазоне синтетический алмаз становится самым популярным материалом для оптических окон в мощных СО .
2лазеры и гиротроны . Подсчитано, что 98% спроса на бриллианты технического качества удовлетворяются за счет синтетических бриллиантов. [2]
Алмазы как CVD, так и HPHT можно разрезать на драгоценные камни и получать различные цвета: чистый белый, желтый, коричневый, синий, зеленый и оранжевый. Появление на рынке синтетических драгоценных камней вызвало серьезные опасения в сфере торговли бриллиантами, в результате чего были разработаны специальные спектроскопические приборы и методы для различения синтетических и природных алмазов.
После открытия в 1797 году того, что алмаз представляет собой чистый углерод, [3] [4] было предпринято много попыток превратить различные дешевые формы углерода в алмаз. [5] [a] О первых успехах сообщили Джеймс Баллантайн Ханней в 1879 году [10] и Фердинанд Фредерик Анри Муассан в 1893 году. Их метод включал нагревание древесного угля до 3500 ° C (6330 ° F) с железом внутри углерода . тигель в печи. В то время как Ханней использовал трубу с пламенным нагревом, Муассан применил свою недавно разработанную электродуговую печь , в которой электрическая дуга зажигалась между угольными стержнями внутри блоков извести . [11]Затем расплавленное железо быстро охлаждали погружением в воду. Сжатие, вызванное охлаждением, предположительно создавало высокое давление, необходимое для превращения графита в алмаз. Муассан опубликовал свою работу в серии статей в 1890-х годах. [5] [12]
