Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Шесть неограненных кристаллов алмаза размером 2–3 мм; Цвета бриллиантов: желтый, зелено-желтый, зелено-синий, голубой, голубой и темно-синий.
Синтетические алмазы различных цветов, выращенные методом высокого давления и температуры.

Синтетический алмаз (также называемый выращенным в лаборатории алмазом , созданным в лаборатории алмазом или культивированным алмазом ) - это алмаз, сделанный из того же материала, что и природные алмазы: чистый углерод , кристаллизованный в изотропной трехмерной форме. [1] Синтетические алмазы отличаются как от природного алмаза , который создается геологическими процессами, так и от имитатора алмаза , который сделан из неалмазного материала.

Записи о попытках синтеза алмазов относятся к рубежу двадцатого века. Многие ученые утверждали, что успешно синтезировали алмазы в период с 1879 по 1928 год, но ни один из них не был подтвержден. В 1940-х годах в Соединенных Штатах, Швеции и Советском Союзе начались систематические исследования по выращиванию алмазов, кульминацией которых стал первый воспроизводимый синтез алмаза в 1954 году.

Это раннее исследование синтеза алмазов в США, Швеции и Советском Союзе привело к открытию процессов CVD-алмаза ( химического осаждения из паровой фазы ) и HPHT-алмазов (высокого давления и высокой температуры). Эти два процесса по-прежнему доминируют в производстве синтетического алмаза, но с тех пор исследователи открыли третий и четвертый методы синтеза алмаза. Третий метод, известный как детонационный синтез, появился на алмазном рынке в конце 1990-х годов. В этом процессе детонация углеродсодержащих взрывчатых веществ создает алмазные зерна нанометрового размера. Ученые также продемонстрировали четвертый метод синтеза алмаза - обработку графита мощным ультразвуком., но в настоящее время этот процесс не имеет коммерческого применения.

Свойства синтетического алмаза зависят от производственного процесса. Однако некоторые синтетические алмазы (сформированные HPHT или CVD) обладают такими свойствами, как твердость , теплопроводность и подвижность электронов , которые превосходят свойства большинства естественных алмазов. Синтетический алмаз широко используется в абразивных материалах , в режущих и полировальных инструментах и ​​в радиаторах . Развиваются электронные приложения синтетического алмаза, включая мощные переключатели на электростанциях , высокочастотные полевые транзисторы и светодиоды . Детекторы ультрафиолета из синтетических алмазов(УФ) свет или частицы высокой энергии используются в исследовательских центрах с высокой энергией 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 наиболее популярным материалом для изготовления оптических окон в мощных CO 2 -лазерах и гиротронах . Подсчитано, что 98% спроса на промышленные алмазы обеспечивается синтетическими алмазами. [2]

В Соединенных Штатах , то Федеральная комиссия по торговле указала , что термины лабораторные выращена , лабораторно создано , и [имя-производитель] -created « была бы более четко сообщать о характере камня». [1] И CVD, и HPHT алмазы могут быть огранены на драгоценные камни, и могут быть получены различные цвета: прозрачный белый, желтый, коричневый, синий, зеленый и оранжевый. Появление на рынке синтетических драгоценных камней вызвало серьезные опасения в сфере торговли алмазами, в результате чего были разработаны специальные спектроскопические устройства и методы для различения синтетических и природных алмазов.

История [ править ]

Муассан пытается создать синтетические алмазы с помощью дуговой печи

После открытия в 1797 году того, что алмаз является чистым углеродом [3] [4], было предпринято множество попыток превратить различные дешевые формы углерода в алмаз. [5] [6] О первых успехах сообщили Джеймс Баллантайн Ханней в 1879 году [7] и Фердинанд Фредерик Анри Муассан в 1893 году. Их метод включал нагрев древесного угля до 3500 ° C с железом внутри углеродного тигля в печи. В то время как Хэнней использовал трубу, нагретую пламенем, Муассан применил свою недавно разработанную электродуговую печь , в которой электрическая дуга зажигалась между угольными стержнями внутри блоков извести . [8]Затем расплавленный чугун быстро охлаждали путем погружения в воду. Сокращение, вызванное охлаждением, предположительно создает высокое давление, необходимое для превращения графита в алмаз. Муассан опубликовал свои работы в серии статей в 1890-х годах. [5] [9]

Многие другие ученые пытались повторить его эксперименты. Сэр Уильям Крукс заявил об успехе в 1909 году. [10] В 1917 году Отто Рафф утверждал, что производил алмазы диаметром до 7 мм, [11] но позже отказался от своего заявления. [12] В 1926 году доктор Дж. Уиллард Херши из Макферсонского колледжа повторил эксперименты Муассана и Раффа, [13] [14] производя синтетический алмаз; этот образец выставлен в Музее Макферсона в Канзасе. [15] Несмотря на утверждения Муассана, Раффа и Херши, другие экспериментаторы не смогли воспроизвести их синтез. [16] [17]

Наиболее убедительные попытки репликации были предприняты сэром Чарльзом Алджерноном Парсонсом . Выдающийся ученый и инженер, известный своим изобретением паровой турбины , он потратил около 40 лет (1882–1922) и значительную часть своего состояния, пытаясь воспроизвести эксперименты Муассана и Ханнея, но также адаптировал свои собственные процессы. [18] Парсонс был известен своим кропотливо точным подходом и методичным ведением записей; все полученные им образцы были сохранены для дальнейшего анализа независимой стороной. [19] Он написал ряд статей - некоторые из самых ранних, посвященных алмазам HPHT, - в которых утверждал, что добывал мелкие алмазы. [20]Однако в 1928 году он уполномочил доктора Ч. К. Деша опубликовать статью [21], в которой он выразил свою убежденность в том, что синтетические алмазы (включая алмазы Муассана и других производителей) до этого момента не производились. Он предположил, что большинство алмазов, которые производились до этого момента, вероятно, были синтетической шпинелью . [16]

Алмазный проект GE [ править ]

Ленточный пресс производства KOBELCO в 80-е годы.

В 1941 году было заключено соглашение между компаниями General Electric (GE), Norton и Carborundum о дальнейшем развитии синтеза алмазов. Они смогли нагреть углерод примерно до 3000 ° C (5430 ° F) под давлением 3,5 гигапаскалей (510 000 фунтов на квадратный дюйм) в течение нескольких секунд. Вскоре после этого проект прервала Вторая мировая война . Он был возобновлен в 1951 году в лабораториях Скенектади компании GE, и вместе с Фрэнсисом П. Банди и Х. М. Стронгом была сформирована группа алмазов высокого давления. Позже к проекту присоединились Трейси Холл и другие. [22]

Группа Скенектади усовершенствовала наковальни, разработанные Перси Бриджменом , получившим Нобелевскую премию за свою работу в 1946 году. Банди и Стронг внесли первые улучшения, затем Холл сделал другие. Команда GE использовала наковальни из карбида вольфрама в гидравлическом прессе для сжатия углеродистого образца, хранящегося в контейнере из катлинита , при этом готовая крошка выдавливалась из контейнера в прокладку. Команда записала синтез алмаза в одном случае, но эксперимент не удалось воспроизвести из-за неопределенных условий синтеза [23], и позже было показано, что алмаз был природным алмазом, использованным в качестве затравки. [24]

Холл осуществил первый коммерчески успешный синтез алмаза 16 декабря 1954 года, и об этом было объявлено 15 февраля 1955 года. Его прорыв заключался в использовании «ленточного» пресса, способного создавать давление выше 10 ГПа (1500000 фунтов на квадратный дюйм) и температуру. выше 2000 ° C (3630 ° F). [25] В прессе использовался пирофиллитовый контейнер, в котором графит растворялся в расплавленном никеле , кобальте или железе . Эти металлы действовали как «растворитель- катализатор.", который одновременно растворял углерод и ускорял его превращение в алмаз. Самый крупный алмаз, который он произвел, имел диаметр 0,15 мм (0,0059 дюйма); он был слишком маленьким и визуально несовершенным для ювелирных изделий, но его можно было использовать в промышленных абразивах. Коллеги Холла смогли повторить его работу, и открытие было опубликовано в крупном журнале Nature . [26] [27] Он был первым человеком, который вырастил синтетический алмаз с воспроизводимым, поддающимся проверке и хорошо задокументированным процессом. Он покинул GE в 1955 году и трижды годы спустя был разработан новый аппарат для синтеза алмаза - четырехгранный пресс с четырьмя наковальнями - во избежание нарушения приказа Министерства торговли США о секретности патентных заявок GE. [24] [28]

Более поздние разработки [ править ]

Независимый синтез алмазов был осуществлен 16 февраля 1953 года в Стокгольме компанией ASEA (Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget), одной из крупнейших шведских компаний-производителей электроэнергии. Начиная с 1949 года, ASEA наняла команду из пяти ученых и инженеров в рамках сверхсекретного проекта по производству алмазов под кодовым названием QUINTUS. Команда использовала громоздкий аппарат с разделенными сферами, разработанный Бальцаром фон Платеном и Андерсом Кемпе. [22] [29] Давление внутри устройства поддерживалось на уровне 8,4  ГПа в течение часа. Было произведено несколько небольших бриллиантов, но не ювелирного качества или размера. О работе не сообщалось до 1980-х годов. [30] В 80-е годы появился новый конкурент:Корея , компания Iljin Diamond; за ним последовали сотни китайских предприятий. Iljin Diamond предположительно осуществил синтез алмазов в 1988 году, присвоив коммерческую тайну GE через бывшего корейского сотрудника GE. [31] [32]

Скальпель с лезвием из монокристалла синтетического алмаза

Кристаллы синтетических алмазов ювелирного качества были впервые произведены GE в 1970 году, а затем о них было сообщено в 1971 году. Первые успешные попытки заключались в использовании пирофиллитовой трубки, засеянной на каждом конце тонкими кусочками алмаза. Графитовый загружаемый материал помещали в центр, а металлический растворитель (никель) между графитом и затравками. Контейнер нагревали, и давление повышали примерно до 5,5 ГПа. Кристаллы растут по мере того, как они текут от центра к концам трубки, и увеличение длины процесса дает более крупные кристаллы. Первоначально в процессе выращивания в течение недели производились камни ювелирного качества размером около 5 мм (1 карат или 0,2 г), и условия процесса должны были быть как можно более стабильными. Графитовая подача вскоре была заменена алмазной крошкой, поскольку это позволяло гораздо лучше контролировать форму конечного кристалла.[27] [33]

Первые камни ювелирного качества всегда были от желтого до коричневого цвета из-за загрязнения азотом. Включения были обычным явлением, особенно «пластинчатые» из никеля. Удаление всего азота из процесса путем добавления алюминия или титана дает бесцветные «белые» камни, а удаление азота и добавление бора дает голубые. [34] Удаление азота также замедлило процесс роста и снизило качество кристаллов, поэтому процесс обычно проводился с присутствующим азотом.

Хотя камни GE и природные алмазы были химически идентичны, их физические свойства не совпадали. Бесцветные камни производили сильную флуоресценцию и фосфоресценцию в коротковолновом ультрафиолетовом свете, но были инертными в длинноволновом ультрафиолете. Среди природных алмазов такими свойствами обладают только более редкие синие драгоценные камни. В отличие от природных алмазов, все камни GE показали сильную желтую флуоресценцию под рентгеновскими лучами. [35] De BeersЛаборатория исследований алмазов выращивала камни весом до 25 карат (5,0 г) для исследовательских целей. Стабильные условия HPHT поддерживались в течение шести недель для выращивания высококачественных алмазов такого размера. По экономическим причинам рост большинства синтетических алмазов прекращается, когда они достигают массы от 1 карата (200 мг) до 1,5 карата (300 мг). [36]

В 1950-х годах в Советском Союзе и США начались исследования роста алмазов путем пиролиза углеводородных газов при относительно низкой температуре 800 ° C. Этот процесс низкого давления известен как химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Сообщается, что Уильям Дж. Эверсол достиг осаждения алмаза из паровой фазы на алмазную подложку в 1953 году, но об этом не сообщалось до 1962 года. [37] [38] Осаждение алмазной пленки было независимо воспроизведено Ангусом с коллегами в 1968 году [39] и Дерягином и Федосеевым в 1970 году. [40] [41] В то время как Eversole и Angus использовали большие, дорогие монокристаллические алмазы в качестве подложек, Дерягину и Федосееву удалось создать алмазные пленки на неалмазных материалах (кремний и металлы), что привело к массовым исследованиям недорогих алмазных покрытий в 1980-х годах. [42]

В отчетах 2013 года появилось сообщение о росте количества нераскрытых синтетических бриллиантов ближнего боя (маленькие круглые бриллианты, обычно используемые для обрамления центрального бриллианта или украшения полосы) [43], которые встречаются в ювелирных украшениях и в пакетах с бриллиантами, продаваемых в торговле. [44] Из-за относительно низкой стоимости алмазного рукопашного боя, а также относительной нехватки универсальных знаний для эффективного определения большого количества рукопашного боя [45] , не все дилеры предприняли попытку протестировать алмазное рукопашное сражение, чтобы правильно определить, является ли он естественного или антропогенного происхождения. Тем не менее, международные лаборатории сейчас начинают активно решать эту проблему, делая значительные улучшения в синтетической идентификации рукопашного боя. [46]

Технологии производства [ править ]

Есть несколько методов, используемых для производства синтетических алмазов. Первоначальный метод использует высокое давление и высокую температуру (HPHT) и до сих пор широко используется из-за своей относительно низкой стоимости. В процессе используются большие прессы, которые могут весить сотни тонн для создания давления 5 ГПа при температуре 1500 ° C. Второй метод, использующий химическое осаждение из паровой фазы (CVD), создает углеродную плазму над подложкой, на которую осаждаются атомы углерода с образованием алмаза. Другие методы включают взрывное образование (формирование детонационных наноалмазов ) и обработку графитовых растворов ультразвуком . [47] [48] [49]

Высокое давление, высокая температура [ править ]

Схема ленточного пресса

В методе HPHT есть три основных конструкции пресса, которые используются для обеспечения давления и температуры, необходимых для производства синтетического алмаза: ленточный пресс, кубический пресс и пресс с разделенными сферами ( BARS ). Алмазные семена кладут на дно пресса. Внутренняя часть пресса нагревается выше 1400 ° C и расплавляет металл-растворитель. Расплавленный металл растворяет источник углерода высокой чистоты , который затем транспортируется к малым затравкам алмаза и осаждается , образуя большой синтетический алмаз. [50]

В оригинальном изобретении компании GE, разработанном Трейси Холлом, используется ленточный пресс, в котором верхняя и нижняя наковальни подают нагрузку давления на цилиндрическую внутреннюю ячейку. Это внутреннее давление ограничивается радиально лентой из предварительно напряженных стальных лент. Наковальни также служат в качестве электродов, подводящих электрический ток к сжатой ячейке. В одном из вариантов ленточного пресса для ограничения внутреннего давления используется гидравлическое давление, а не стальные ленты. [50] Ленточные прессы все еще используются сегодня, но они производятся в гораздо большем масштабе, чем прессы первоначальной конструкции. [51]

Второй тип конструкции пресса - пресс кубический. Кубический пресс имеет шесть опор, которые одновременно оказывают давление на все грани кубического объема. [52] Первая конструкция пресса с несколькими наковальнями представляла собой четырехгранный пресс, в котором использовались четыре наковальни для схождения в форме тетраэдра. [53]Вскоре после этого был создан кубический пресс для увеличения объема, к которому можно было приложить давление. Кубический пресс обычно меньше, чем ленточный пресс, и может быстрее достичь давления и температуры, необходимых для создания синтетического алмаза. Однако кубические прессы не могут быть легко масштабированы до больших объемов: объем под давлением можно увеличить, используя большие наковальни, но это также увеличивает силу, необходимую на наковальни для достижения того же давления. Альтернативой является уменьшение отношения площади поверхности к объему находящегося под давлением объема за счет использования большего количества наковален для схождения на платоническом твердом теле более высокого порядка , таком как додекаэдр. Однако такой пресс был бы сложным и трудным в изготовлении. [52]

Схема системы БАРС

Аппарат БАРС считается самым компактным, эффективным и экономичным из всех прессов для производства алмазов. В центре устройства БАРС находится керамическая цилиндрическая «капсула синтеза» размером около 2 см 3 . Ячейка помещается в куб из передающего давление материала, такого как пирофиллитовая керамика, который прижимается внутренними наковальнями из твердого сплава (например, карбида вольфрама или твердого сплава ВК10). [54]Внешняя октаэдрическая полость прижимается 8 стальными внешними наковальнями. После монтажа вся сборка запирается в ствол дискового типа диаметром около 1 метра. Бочка заполнена маслом, давление в котором при нагревании повышается, и давление масла передается в центральную ячейку. Капсула для синтеза нагревается коаксиальным графитовым нагревателем, а температура измеряется термопарой . [55]

Химическое осаждение из паровой фазы [ править ]

Отдельно стоящий монокристаллический алмазный диск CVD

Химическое осаждение из паровой фазы - это метод, с помощью которого алмаз может быть выращен из смеси углеводородных газов. С начала 1980-х годов этот метод стал предметом интенсивных исследований во всем мире. В то время как массовое производство высококачественных кристаллов алмаза делает процесс HPHT более подходящим выбором для промышленных применений, гибкость и простота установок CVD объясняют популярность роста CVD в лабораторных исследованиях. Преимущества выращивания CVD-алмаза включают возможность выращивать алмаз на больших площадях и на различных подложках, а также точный контроль над химическими примесями и, следовательно, свойствами получаемого алмаза. В отличие от HPHT, процесс CVD не требует высоких давлений, так как рост обычно происходит при давлениях ниже 27 кПа. [47] [56]

CVD-выращивание включает подготовку субстрата, подачу различного количества газов в камеру и подпитку их. Подготовка подложки включает выбор подходящего материала и его кристаллографической ориентации; очистка, часто алмазным порошком для шлифовки неалмазной подложки; и оптимизация температуры субстрата (около 800 ° C ) во время роста посредством серии тестовых прогонов. Газы всегда включают источник углерода, обычно метан , и водород в типичном соотношении 1:99. Водород необходим, поскольку он избирательно вытравливает неалмазный углерод. Газы ионизируются в химически активные радикалы в камере для выращивания с помощью микроволновой энергии, горячей нити накала ,дугового разряда , сварочной горелки , лазера , электронного луча или других средств.

Во время роста материалы камеры вытравливаются плазмой и могут включаться в растущий алмаз. В частности, CVD-алмаз часто загрязнен кремнием, происходящим из кремнеземных окон камеры роста или из кремниевой подложки. [57] Таким образом, кремнеземные окна либо избегают, либо отодвигают от подложки. Борсодержащие частицы в камере даже при очень низком содержании следов также делают ее непригодной для выращивания чистого алмаза. [47] [56] [58]

Детонация взрывчатки [ править ]

Основная статья: Детонационный наноалмаз
Электронная микрофотография ( ПЭМ ) детонационного наноалмаза

Нанокристаллы алмаза (диаметром 5 нм) могут быть сформированы путем детонации определенных углеродсодержащих взрывчатых веществ в металлической камере. Эти нанокристаллы называют « детонационными наноалмазами ». Во время взрыва давление и температура в камере становятся достаточно высокими, чтобы превратить углерод взрывчатого вещества в алмаз. При погружении в воду камера после взрыва быстро охлаждается, подавляя превращение вновь полученного алмаза в более стабильный графит. [59] В одном из вариантов этого метода металлическая трубка, заполненная графитовым порошком, помещается в детонационную камеру. Взрыв нагревает и сжимает графит до степени, достаточной для его превращения в алмаз. [60]Продукт всегда богат графитом и другими неалмазными формами углерода и требует длительного кипячения в горячей азотной кислоте (около 1 дня при 250 ° C) для их растворения. [48] Восстановленный порошок наноалмазов используется в основном для полировки. Он в основном производится в Китае, России и Беларуси и начал поступать на рынок в больших количествах к началу 2000-х годов. [61]

Ультразвуковая кавитация [ править ]

Micron кристаллы -sized алмаза может быть синтезированы из суспензии графита в органической жидкости при атмосферном давлении и комнатной температуре с использованием ультразвуковой кавитации. Выход алмаза составляет около 10% от исходного веса графита. Расчетная стоимость алмаза, полученного этим методом, сопоставима со стоимостью метода HPHT; кристаллическое совершенство продукта значительно хуже для ультразвукового синтеза. Этот метод требует относительно простого оборудования и процедур, но о нем сообщили только две исследовательские группы, и он не имеет промышленного применения. Многие параметры процесса, такие как приготовление исходного графитового порошка, выбор мощности ультразвука, времени синтеза и растворителя, еще не оптимизированы, оставляя окно для потенциального повышения эффективности и снижения стоимости ультразвукового синтеза. [49] [62]

Свойства [ править ]

Традиционно важнейшим качеством алмаза считается отсутствие кристаллических дефектов. Чистота и высокое кристаллическое совершенство делают алмазы прозрачными и прозрачными, а твердость, оптическая дисперсия (блеск) и химическая стабильность (в сочетании с маркетингом) делают его популярным драгоценным камнем. Высокая теплопроводность также важна для технических приложений. В то время как высокая оптическая дисперсия является неотъемлемым свойством всех алмазов, их другие свойства варьируются в зависимости от того, как алмаз был создан. [63]

Кристалличность [ править ]

Алмаз может быть одним сплошным кристаллом или состоять из множества более мелких кристаллов ( поликристаллы ). Крупные, прозрачные и прозрачные монокристаллы обычно используются в качестве драгоценных камней. Поликристаллический алмаз (PCD) состоит из множества мелких зерен, которые легко увидеть невооруженным глазом благодаря сильному поглощению и рассеянию света; он не подходит для драгоценных камней и используется в промышленности, например, в горнодобывающих и режущих инструментах. Поликристаллический алмаз часто описывается средним размером (или размером зерна ) кристаллов, из которых он состоит. Размеры зерен варьируются от нанометров до сотен микрометров , обычно называемые «нанокристаллическим» и «микрокристаллическим» алмазом соответственно. [64]

Твердость [ править ]

Синтетический алмаз - самый твердый из известных материалов [65], где твердость определяется как устойчивость к вдавливанию. Твердость синтетического алмаза зависит от его чистоты, кристаллического совершенства и ориентации: твердость выше для безупречных чистых кристаллов, ориентированных в направлении [111] (вдоль самой длинной диагонали кубической решетки алмаза). [66] Нанокристаллический алмаз, полученный путем выращивания CVD-алмаза, может иметь твердость от 30% до 75% от твердости монокристаллического алмаза, и твердость можно регулировать для конкретных применений. Некоторые синтетические монокристаллические алмазы и нанокристаллические алмазы HPHT (см. Гипералмаз ) тверже любого известного природного алмаза. [65] [67] [68]

Примеси и включения [ править ]

Основная статья: Кристаллографические дефекты в алмазе

Каждый алмаз содержит атомы, отличные от углерода, в концентрациях, определяемых аналитическими методами. Эти атомы могут объединяться в макроскопические фазы, называемые включениями. Примесей обычно избегают, но их можно ввести намеренно, чтобы контролировать определенные свойства алмаза. Процессы роста синтетического алмаза с использованием растворителей-катализаторов обычно приводят к образованию ряда комплексных центров, связанных с примесью, с участием атомов переходных металлов (таких как никель, кобальт или железо), которые влияют на электронные свойства материала. [69] [70]

Например, чистый алмаз является электрическим изолятором, но алмаз с добавлением бора является электрическим проводником (и, в некоторых случаях, сверхпроводником ) [71], что позволяет использовать его в электронных приложениях. Примеси азота препятствуют движению решеточных дислокаций (дефектов в кристаллической структуре ) и подвергают решетку сжимающему напряжению , тем самым увеличивая твердость и ударную вязкость . [72]

Теплопроводность [ править ]

Коэффициент теплопроводности CVD-алмаза составляет от десятков Вт / мК до более 2000 Вт / мК, в зависимости от дефектов, зернограничных структур. [73] По мере роста алмаза в CVD зерна увеличиваются с увеличением толщины пленки, что приводит к градиентной теплопроводности в направлении толщины пленки. [73]

В отличие от большинства электрических изоляторов, чистый алмаз является отличным проводником тепла из-за прочной ковалентной связи внутри кристалла. Теплопроводность чистого алмаза - самая высокая из известных твердых тел. Монокристаллы синтетического алмаза с повышенным содержанием12
C
(99,9%), изотопно чистый алмаз , имеет самую высокую теплопроводность среди всех материалов, 30 Вт / см · К при комнатной температуре, что в 7,5 раз выше, чем у меди . Электропроводность природного алмаза снижается на 1,1% за счет13Cестественно присутствует, что действует как неоднородность в решетке. [74]

Теплопроводность алмаза используется ювелирами и геммологами, которые могут использовать электронный термозонд для отделения алмазов от их имитаций. Эти датчики состоят из пары термисторов с батарейным питанием, установленных на тонком медном наконечнике. Один термистор работает как нагревательное устройство, а другой измеряет температуру медного наконечника: если исследуемый камень представляет собой алмаз, он будет проводить тепловую энергию наконечника достаточно быстро, чтобы вызвать измеримое падение температуры. Этот тест занимает около 2–3 секунд. [75]

Приложения [ править ]

Обрабатывающий и режущий инструмент [ править ]

Алмазы в лезвии угловой шлифовальной машины

Большинство промышленных применений синтетических алмазов уже давно связано с их твердостью; это свойство делает алмаз идеальным материалом для станков и режущих инструментов . Как самый твердый из известных материалов природного происхождения, алмаз можно использовать для полировки, резки или износа любого материала, включая другие алмазы. Общие промышленные применения этой способности включают алмазные сверла и пилы, а также использование алмазного порошка в качестве абразива . [76]Это, безусловно, крупнейшие промышленные применения синтетических алмазов. В то время как природный алмаз также используется для этих целей, синтетический алмаз HPHT более популярен, в основном из-за лучшей воспроизводимости его механических свойств. Алмаз не подходит для обработки черных сплавов на высоких скоростях, поскольку углерод растворяется в железе при высоких температурах, создаваемых высокоскоростной обработкой, что приводит к значительному увеличению износа алмазных инструментов по сравнению с альтернативами. [77]

Обычная форма алмаза в режущих инструментах - это зерна микронного размера, диспергированные в металлической матрице (обычно кобальте), спеченной на инструменте. В промышленности это обычно называют поликристаллическим алмазом (PCD). Инструменты с наконечниками из поликарбоната можно найти в горнодобывающей и режущей промышленности. В течение последних пятнадцати лет велась работа по нанесению покрытия на металлические инструменты CVD-алмазом, и, хотя эта работа является многообещающей, она не заменила значительно традиционные инструменты PCD. [78]

Теплопроводник [ править ]

Большинство материалов с высокой теплопроводностью, например, металлов, также являются электропроводными. Напротив, чистый синтетический алмаз имеет высокую теплопроводность, но незначительную электропроводность. Эта комбинация неоценима для электроники, где алмаз используется в качестве радиатора для мощных лазерных диодов , лазерных массивов и мощных транзисторов . Эффективный отвод тепла продлевает срок службы этих электронных устройств, а высокая стоимость замены устройств оправдывает использование эффективных, хотя и относительно дорогих, алмазных радиаторов. [79] В полупроводниковой технологии теплораспределители из синтетического алмаза предотвращают перегрев кремния и других полупроводниковых устройств. [80]

Оптический материал [ править ]

Алмаз твердый, химически инертный, обладает высокой теплопроводностью и низким коэффициентом теплового расширения . Эти свойства делают алмаз лучше любого другого существующего оконного материала, используемого для передачи инфракрасного и микроволнового излучения. Таким образом, синтетический алмаз начинает заменять селенид цинка в качестве выходного окна мощных CO 2 -лазеров [81] и гиротронов . Эти синтетические поликристаллические алмазные окна имеют форму дисков большого диаметра (около 10 см для гиротронов) и малой толщины (для уменьшения поглощения) и могут быть изготовлены только с помощью технологии CVD. [82] [83]Монокристаллические пластины длиной примерно до 10 мм становятся все более важными в нескольких областях оптики, включая теплоотводы внутри лазерных резонаторов, дифракционную оптику и в качестве оптической усиливающей среды в рамановских лазерах . [84] Недавние достижения в технологиях синтеза HPHT и CVD позволили улучшить чистоту и совершенство кристаллографической структуры монокристаллического алмаза, чтобы заменить кремний в качестве материала дифракционной решетки и оконного материала в источниках излучения большой мощности, таких как синхротроны . [85] [86]Процессы CVD и HPHT также используются для создания дизайнерских оптически прозрачных алмазных наковальней в качестве инструмента для измерения электрических и магнитных свойств материалов при сверхвысоких давлениях с использованием ячейки с алмазной наковальней . [87]

Электроника [ править ]

Синтетический алмаз имеет потенциальное использование в качестве полупроводника , [88] , поскольку он может быть легирован с примесями , такими как бор и фосфор . Поскольку эти элементы содержат на один валентный электрон больше или на один меньше, чем углерод, они превращают синтетический алмаз в полупроводник p-типа или n-типа . Создание ap – n-перехода путем последовательного легирования синтетического алмаза бором и фосфором дает светодиоды ( LED ), излучающие УФ-свет с длиной волны 235 нм. [89] Еще одним полезным свойством синтетического алмаза для электроники является высокая подвижность носителей заряда , которая достигает 4500 см 2./ (В · с) для электронов в монокристаллическом CVD-алмазе. [90] Высокая мобильность благоприятствует высокочастотной работе, и полевые транзисторы из алмаза уже продемонстрировали многообещающие высокочастотные характеристики на частотах выше 50 ГГц. [91] [92] Широкая запрещенная зона алмаза (5,5 эВ) придает ему отличные диэлектрические свойства. В сочетании с высокой механической стабильностью алмаза эти свойства используются в прототипах мощных переключателей для электростанций. [93]

Транзисторы из синтетического алмаза изготовлены в лаборатории. Они остаются функциональными при гораздо более высоких температурах, чем кремниевые устройства, и устойчивы к химическим и радиационным повреждениям. Хотя алмазные транзисторы еще не были успешно интегрированы в коммерческую электронику, они многообещающи для использования в условиях исключительно высокой мощности и в агрессивных неокисляющих средах. [94] [95]

Синтетический алмаз уже используется в качестве устройства обнаружения радиации . Он радиационно стойкий и имеет широкую запрещенную зону 5,5 эВ (при комнатной температуре). Алмаз также отличается от большинства других полупроводников отсутствием стабильного природного оксида. Это затрудняет изготовление поверхностных МОП-устройств, но создает возможность для УФ-излучения получить доступ к активному полупроводнику без поглощения в поверхностном слое. Благодаря этим свойствам он используется в таких приложениях, как детектор BaBar на Стэнфордском линейном ускорителе [96] и BOLD (слепой к оптическим детекторам света для наблюдений за Солнцем в ультрафиолетовом ультрафиолетовом диапазоне ). [97][98] Алмазный ВУФ-детектор недавно был использован в европейскойпрограмме LYRA .

Проводящий CVD-алмаз является полезным электродом во многих случаях. [99] Фотохимические методы были разработаны для ковалентного связывания ДНК с поверхностью поликристаллических алмазных пленок, полученных методом химического осаждения из паровой фазы. Такие пленки, модифицированные ДНК, можно использовать для обнаружения различных биомолекул , которые будут взаимодействовать с ДНК, тем самым изменяя электрическую проводимость алмазной пленки. [100] Кроме того, алмазы могут использоваться для обнаружения окислительно-восстановительного потенциала.реакции, которые обычно невозможно изучить, и в некоторых случаях разлагают окислительно-восстановительные органические загрязнители в системах водоснабжения. Поскольку алмаз механически и химически стабилен, его можно использовать в качестве электрода в условиях, которые разрушили бы традиционные материалы. В качестве электрода синтетический алмаз может использоваться при очистке сточных вод органических стоков [101] и производстве сильных окислителей. [102]

Драгоценные камни [ править ]

Основная статья: Алмаз (драгоценный камень)
Бесцветный драгоценный камень, вырезанный из алмаза, выращенного методом химического осаждения из паровой фазы

Синтетические алмазы для использования в качестве драгоценных камней выращиваются методами HPHT [36] или CVD [103] , и по состоянию на 2013 год на их долю приходилось примерно 2% рынка бриллиантов ювелирного качества. [104] Однако есть признаки того, что доля синтетических алмазов на рынке Бриллианты ювелирного качества могут расти, поскольку технологический прогресс позволяет производить более крупное синтетическое производство более высокого качества в более экономичных масштабах. [105] Они доступны в желтом, розовом, зеленом, оранжевом и синем цветах и, в меньшей степени, бесцветны (или белые). Желтый цвет возникает из-за примесей азота в процессе производства, а синий - из-за бора. [34] Другие цвета, такие как розовый или зеленый, достигаются после синтеза с использованием облучения.[106] [107] Несколько компаний также предлагают мемориальные алмазы, выращенные с использованием кремированных останков. [108]

Выращенные в лаборатории алмазы ювелирного качества могут быть химически, физически и оптически идентичны природным алмазам. Отрасль добывающих алмазов приняла правовые, маркетинговые и контрмеры по сбыту для защиты своего рынка от появления синтетических алмазов. [109] [110] Синтетические алмазы можно различить с помощью спектроскопии в инфракрасном , ультрафиолетовом или рентгеновском диапазоне длин волн. Тестер DiamondView от De Beers использует УФ- флуоресценцию для обнаружения следов азота, никеля или других металлов в алмазах HPHT или CVD. [111]

По крайней мере, один производитель выращенных в лаборатории алмазов сделал публичные заявления о том, что он «стремится раскрыть» природу своих алмазов, и нанес лазерные серийные номера на все свои драгоценные камни. [103] На веб-сайте компании показан пример буквенного обозначения одной из лазерных надписей, которая включает в себя как слова « Gemesis created», так и префикс серийного номера «LG» (выращено в лаборатории). [112]

В мае 2015 года был установлен рекорд для бесцветного бриллианта HPHT - 10,02 карата. Граненый камень был вырезан из камня весом 32,2 карата, который был выращен за 300 часов. [113]

Традиционная добыча алмазов привела к нарушениям прав человека в Африке и других странах. Освещать проблему помог голливудский фильм 2006 года « Кровавый алмаз» . Потребительский спрос на синтетические алмазы растет, хотя и с небольшой базы, поскольку покупатели ищут этически безопасные и более дешевые камни. [114]

Согласно отчету Совета по содействию экспорту драгоценных камней и ювелирных изделий, синтетические бриллианты составляли 0,28% алмазов, произведенных для использования в качестве драгоценных камней в 2014 году. [115] Ювелирные изделия с лабораторными бриллиантами продаются в США такими брендами, как Pure Grown Diamonds (ранее известный как Gemesis ) и Lab Diamonds Direct; а в Великобритании - онлайн-ювелирами Nightingale. [116]

Примерно в 2016 году цена синтетических алмазов (например, камней весом 1 карат) начала «стремительно» падать примерно на 30% за год и стала явно ниже, чем цена на добытые алмазы. [117] По состоянию на 2017 год синтетические бриллианты, продаваемые как ювелирные изделия, обычно продавались на 15–20% дешевле, чем их натуральные эквиваленты, и ожидалось, что относительная цена будет снижаться и дальше по мере улучшения экономики производства. [118] К 2017 году несколько компаний начали предлагать варианты синтетических или искусственных алмазов, включая Brilliant Earth , Clean Origin и Vrai.

В мае 2018 года крупная всемирная алмазная компания De Beers объявила, что представит новый ювелирный бренд под названием «Lightbox», в котором представлены синтетические бриллианты. [119]

В июле 2018 года Федеральная торговая комиссия США утвердила существенный пересмотр своих руководств по ювелирным изделиям с изменениями, которые вводят новые правила описания бриллиантов и имитаторов бриллиантов в торговле . [120] Пересмотренные руководства существенно противоречили тому, что предлагалось De Beers в 2016 году. [119] [121] [122] Новые руководящие принципы удаляют слово «природный» из определения «алмаз», таким образом, выращенные в лаборатории алмазы входят в сферу определения «алмаз». В пересмотренном руководстве далее говорится: «Если маркетолог использует слово« синтетический », чтобы подразумевать, что выращенный в лаборатории бриллиант конкурента не является настоящим бриллиантом, ... это было бы обманом». [1] [121]

Бренд De Beers Lightbox вышел на рынок в сентябре 2018 года. Ранее De Beers ограничивала производство синтетических алмазов промышленными применениями. [119] [123] По состоянию на ноябрь 2018 года на сайте бренда говорится, что бриллианты стоят 200 долларов за камень в четверть карата, 400 долларов за полкарат и 800 долларов за полный карат. Эти цены намного ниже, чем у большинства предыдущих предложений - примерно одна десятая цены на добытые аналогичные алмазы и менее одной четвертой цены синтетических алмазов, выставленных на продажу в мае 2018 года другим производителем, Diamond Foundry . [124]Тем не менее, Lightbox не предлагает камни для продажи без их установки в оправу (что несколько увеличивает цену), а бренд предлагает только настройки относительно низкого качества (стерлинговое серебро, покрытие из розового золота или 10-каратное золото, но не высокого качества). золото или платина карат) и предлагает настройки только для серег и ожерелий, но не для колец. [125] Сайт подчеркивает розовые и голубые камни, хотя также предлагаются бесцветные камни. На странице часто задаваемых вопросов веб-сайта говорится, что выращенные в лаборатории бриллианты «не так ценны и драгоценны», как природные камни. [125] Брендовые украшения Lightbox рекламируются как «для более светлого настроения и светлых моментов, таких как дни рождения и пляжные дни, а также просто потому, что дни»,и предметы представлены в газете The New York Timesтак называемые "картонные подарочные коробки конфетного цвета". [125] Ювелирные изделия Lightbox предлагаются для продажи только напрямую через веб-сайт, хотя на сайте указано, что некоторые партнерские точки продаж будут добавлены в 2019 году. [125]

См. Также [ править ]

  • Создатель бриллиантов (1895): рассказ Герберта Уэллса, вдохновленный Ханнеем и Муассаном

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c 16 CFR Часть 23: Руководства для ювелирной, драгоценной и оловянной промышленности: письмо Федеральной торговой комиссии об отказе вносить поправки в руководства в отношении использования термина «культивированный» , Федеральная торговая комиссия США, 21 июля 2008 г. .
  2. ^ Zimnisky, Пол (22 января 2013). «Состояние мировых поставок алмазного сырья в 2013 году» . Ресурсный инвестор. Архивировано из оригинального 28 января 2013 года . Проверено 4 февраля 2013 года .
  3. ^ Теннант, Смитсон (1797). «О природе алмаза» . Философские труды Лондонского королевского общества . 87 : 123–127. DOI : 10,1098 / rstl.1797.0005 .
  4. ^ Копье и Dismukes , стр. 309
  5. ^ Б Копье и Dismukes , стр. 23, 512-513
  6. ↑ Еще в 1828 году исследователи утверждали, что синтезировали алмазы:
    • Procès-verbaux des séances de l'Académie (Académie des Sciences) [Протоколы заседаний [Французской] Академии наук], 3 ноября 1828 г., том 9, стр. 137: "Il est donné lecture d'une lettre de Г-н Ганнал написал коммюнике о поиске нужных нам веществ в контакте с карбюратором и чистым кремом, и на продуктах особого качества, предлагающих свои собственные, похожие на частицы бриллианта ". (Было зачитано письмо г-на Ганнала, который сообщил о некоторых исследованиях действия фосфора, находящегося в контакте с чистым сероуглеродом, и о продукте его экспериментов, которые показали свойства, аналогичные свойствам частиц алмаза. .)
    • « Искусственное производство настоящих алмазов », журнал « Механика» , 10 (278): 300–301 (6 декабря 1828 г.).
    • Procès-verbaux des séances de l'Académie (Académie des Sciences), 10 ноября 1828 г., том 9, стр. 140: "Коммюнике г-на Араго о примечании г-на Канььяра де Латура, par laquelle ce врач объявил, что он Сын côté réussi à faire cristalliser le carbone par des méthodes différentes de celles de M. Gannal, и qu'un paquet cacheté qu'il a déposé au Secrétariat en 1824 contient le détail de ses premiers procédés. M. Arago annonce qu'il connaît une autre personne qui est arrivée à des résultats semblables, et M. Gay-Lussac fait connaître que M. Gannal lui avait parlé depuis plus de huit ans de ses tentatives ". (Г-н Араго передал записку г-на Канььяра де Латура, в которой этот физик заявляет, что ему, со своей стороны, удалось заставить углерод кристаллизоваться методами, отличными от методов г-на Ганналя, и что запечатанный пакет, который он положил с секретарем в 1824 году содержит подробности его первоначальных процедур. Г-н Араго объявил, что он знает другого человека, который пришел к аналогичным результатам, а г-н Гей-Люссак объявил, что г-н Ганал говорил с ним восемь лет назад о его попытках .)
    • Procès-verbaux des séances de l'Académie (Académie des Sciences), 1 декабря 1828 г., том 9, стр. 151: "Г-н Тенар лекция о вербальных процессах опыта фактов 26 ноября 1828 г. о Poudre présentée come diamant artificiel, par M. Cagniard de Latour ". (Мистер Тенар зачитал протоколы экспериментов, проведенных 26 ноября 1828 года с порошком, представленным в виде искусственного алмаза г-ном Каньяром де Латуром.)
  7. ^ Ханней, JB (1879). «Об искусственном образовании алмаза» . Proc. R. Soc. Лондон . 30 (200–205): 450–461. DOI : 10,1098 / rspl.1879.0144 . JSTOR 113601 . 
  8. ^ Royère, C. (1999). «Электрическая печь Анри Муассана в сто лет: связь с электрической печью, солнечной печью, плазменной печью?». Annales Pharmaceutiques Françaises . 57 (2): 116–30. PMID 10365467 . 
  9. ^ Муассан, Х. (1894). "Nouvelles expériences sur la reproduction du diamant" . Comptes Rendus . 118 : 320–326.
  10. ^ Крукс, Уильям (1909). Бриллианты . Лондонская и нью-йоркская компания Harper Brothers. С. 140 и сл.
  11. Перейти ↑ Ruff, O. (1917). "Über die Bildung von Diamanten" . Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 99 (1): 73–104. DOI : 10.1002 / zaac.19170990109 .
  12. ^ Нассау, К. (1980). Драгоценные камни, сделанные человеком . Чилтон Book Co . С. 12–25. ISBN 978-0-8019-6773-3.
  13. ^ Херши, Дж. Уиллард (2004). Книга алмазов: их любопытные знания, свойства, тесты и синтетическое производство . Kessinger Publishing. С. 123–130. ISBN 978-1-4179-7715-4.
  14. ^ Херши, Дж. Уиллард (1940). Книга бриллиантов . Heathside Press, Нью-Йорк. С. 127–132. ISBN 978-0-486-41816-2.
  15. ^ «Наука» . mcphersonmuseum.com . Архивировано из оригинального 12 января 2016 года . Проверено 12 января 2016 года .
  16. ^ a b Лонсдейл, К. (1962). «Дальнейшие комментарии к попыткам Х. Муассана, Дж. Б. Хэннея и сэра Чарльза Парсонса сделать алмазы в лаборатории». Природа . 196 (4850): 104–106. Bibcode : 1962Natur.196..104L . DOI : 10.1038 / 196104a0 .
  17. ^ О'Донохью , стр. 473
  18. ^ Фейгельсон, RS (2004). 50-летний прогресс в выращивании кристаллов: сборник переизданий . Эльзевир. п. 194. ISBN 978-0-444-51650-3.
  19. Перейти ↑ Barnard , pp. 6-7
  20. Перейти ↑ Parson, CA (1907). «Некоторые заметки об угле при высоких температурах и давлениях» . Труды Королевского общества . 79а (533): 532–535. Bibcode : 1907RSPSA..79..532P . DOI : 10,1098 / rspa.1907.0062 . JSTOR 92683 . 
  21. ^ Desch, СН (1928). «Проблема искусственного производства алмазов» . Природа . 121 (3055): 799–800. Bibcode : 1928Natur.121..799C . DOI : 10.1038 / 121799a0 .
  22. ^ a b Hazen, RM (1999). Производители бриллиантов . Издательство Кембриджского университета. стр.  100 -113. ISBN 978-0-521-65474-6.
  23. ^ О'Донохью , стр. 474
  24. ^ a b Бовенкерк, HP; Банди, FP; Чренко, РМ; Codella, PJ; Сильный, HM; Wentorf, RH (1993). «Ошибки в синтезе алмаза». Природа . 365 (6441): 19. Bibcode : 1993Natur.365 ... 19B . DOI : 10.1038 / 365019a0 .
  25. ^ Холл, HT (1960). «Аппарат сверхвысокого давления» (PDF) . Rev. Sci. Instrum . 31 (2): 125. Bibcode : 1960RScI ... 31..125H . DOI : 10.1063 / 1.1716907 . Архивировано из оригинального (PDF) 8 января 2014 года.
  26. ^ Банди, FP; Холл, HT; Сильный, HM; Wentorf, RH (1955). «Искусственные алмазы» (PDF) . Природа . 176 (4471): 51–55. Bibcode : 1955Natur.176 ... 51B . DOI : 10.1038 / 176051a0 . Архивировано из оригинального (PDF) 8 января 2014 года.
  27. ^ a b Бовенкерк, HP; Банди, FP; Холл, HT; Сильный, HM; Wentorf, RH (1959). «Заготовка алмаза» (PDF) . Природа . 184 (4693): 1094–1098. Bibcode : 1959Natur.184.1094B . DOI : 10.1038 / 1841094a0 . Архивировано из оригинального (PDF) 8 января 2014 года.
  28. Перейти ↑ Barnard , pp. 40–43
  29. ^ Liander, H. & Лундблад, Е. (1955). «Искусственные бриллианты». Журнал ASEA . 28 : 97.
  30. Перейти ↑ Barnard , pp. 31–33
  31. ^ General Electric v. Sung, 843 F. Supp. 776: «Предоставление производственного судебного запрета против Ильин Даймонд», цитируется в Epstein, MA (1998). Эпштейна об интеллектуальной собственности . Интернет-издатели Aspen. п. 121. ISBN. 978-0-7355-0319-9.
  32. ^ Hannas, WC (2003). Надпись на стене . Университет Пенсильвании Press. С. 76–77. ISBN 978-0-8122-3711-5.
  33. ^ О'Донохью , стр. 320
  34. ^ a b Бернс, RC; Цветкович, В .; Dodge, CN; Эванс, DJF; Руни, Мари-Лайн Т .; Копье, ПМ; Велборн, CM (1990). «Зависимость оптических свойств крупных синтетических алмазов от сектора роста». Журнал роста кристаллов . 104 (2): 257–279. Bibcode : 1990JCrGr.104..257B . DOI : 10.1016 / 0022-0248 (90) 90126-6 .
  35. ^ Барнард , стр. 166
  36. ^ a b Аббасчян, Реза; Чжу, Генри; Кларк, Картер (2005). «Выращивание кристаллов алмаза при высоких давлениях и температурах с использованием аппарата с разделенными сферами». Диам. Отн. Mater . 14 (11–12): 1916–1919. Bibcode : 2005DRM .... 14.1916A . DOI : 10.1016 / j.diamond.2005.09.007 .
  37. ^ Копье и Dismukes , стр. 25-26
  38. ^ Эверсоул, WG (17 апреля 1962) «Синтез алмаза» Патент США 3030188
  39. ^ Ангус, Джон C .; Will, Herbert A .; Станко, Уэйн С. (1968). «Рост кристаллов алмазных затравок методом осаждения из паровой фазы». J. Appl. Phys . 39 (6): 2915. Bibcode : 1968JAP .... 39.2915A . DOI : 10.1063 / 1.1656693 .
  40. ^ Копье и Dismukes , стр. 42
  41. ^ Дерягин, Б.В.; Федосеев, Д.В. (1970). «Эпитаксиальный синтез алмаза в метастабильной области». Российские химические обзоры . 39 (9): 783–788. Bibcode : 1970RuCRv..39..783D . DOI : 10,1070 / RC1970v039n09ABEH002022 .
  42. ^ Копье и Dismukes , стр. 265-266
  43. ^ «Бриллианты ближнего боя: крошечные бриллианты, большое влияние» . 11 апреля 2017 г.
  44. ^ "Промышленность беспокоится о нераскрытой синтетической рукопашной схватке" . JCKOnline . jckonline.com . Проверено 10 мая 2015 года .
  45. ^ "Определение Diamond Melee" . Encyclopdia Britannica . Encyclopdia Britannica . Проверено 10 мая 2015 года .
  46. ^ "Швейцарская лаборатория вводит идентификатор ближнего боя" . Национальный ювелир . Национальный ювелир. Архивировано из оригинального 10 сентября 2015 года . Проверено 10 мая 2015 года .
  47. ^ а б в Вернер, М; Locher, R (1998). «Рост и применение нелегированных и легированных алмазных пленок». Rep. Prog. Phys . 61 (12): 1665–1710. Bibcode : 1998RPPh ... 61.1665W . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 61/12/002 .
  48. ^ a b Osawa, E (2007). «Последние достижения и перспективы однозначного наноалмаза». Алмаз и сопутствующие материалы . 16 (12): 2018–2022. Bibcode : 2007DRM .... 16.2018O . DOI : 10.1016 / j.diamond.2007.08.008 .
  49. ^ а б Галимов Э. М .; Кудин А.М.; Скоробогацкий, В.Н. Плотниченко В.Г .; Бондарев, О.Л .; Зарубин, Б.Г .; Страздовский В.В.; Аронин А.С.; Фисенко А.В.; Быков И.В. Баринов, А.Ю. (2004). «Экспериментальное подтверждение синтеза алмаза в процессе кавитации». Доклады Физики . 49 (3): 150–153. Bibcode : 2004DokPh..49..150G . DOI : 10.1134 / 1.1710678 .
  50. ^ a b «Синтез HPHT» . Международные алмазные лаборатории. Архивировано из оригинала на 1 мая 2009 года . Проверено 5 мая 2009 года .
  51. ^ Барнард , стр. 150
  52. ^ а б Ито, Э. (2007). Г. Шуберт (ред.). Многоярусные ячейки и экспериментальные методы высокого давления, в Трактате геофизики . 2 . Эльзевир, Амстердам. С.  197–230 . ISBN 978-0-8129-2275-2.
  53. ^ Холл, HT (1958). «Исследование сверхвысокого давления: при сверхвысоком давлении происходят новые и иногда неожиданные химические и физические явления». Наука . 128 (3322): 445–9. Bibcode : 1958Sci ... 128..445H . DOI : 10.1126 / science.128.3322.445 . JSTOR 1756408 . PMID 17834381 .  
  54. ↑ Лошак, М.Г., Александрова, Л.И. (2001). «Повышение эффективности использования цементированных карбидов в качестве матрицы алмазосодержащих штифтов инструмента разрушения горных пород». Int. J. Огнеупорные металлы и твердые материалы . 19 : 5–9. DOI : 10.1016 / S0263-4368 (00) 00039-1 .
  55. ^ Пальянов, Н .; Сокол, АГ; Борздов, М .; Хохряков, АФ (2002). «Флюидоносные щелочные карбонатные расплавы как среда для образования алмазов в мантии Земли: экспериментальное исследование». Lithos . 60 (3–4): 145–159. Bibcode : 2002Litho..60..145P . DOI : 10.1016 / S0024-4937 (01) 00079-2 .
  56. ^ a b Коидзуми, S .; Небель, CE и Несладек, М. (2008). Физика и применение CVD-алмаза . Wiley VCH. п. 50; 200–240. ISBN 978-3-527-40801-6.
  57. ^ Barjon, J .; Rzepka, E .; Jomard, F .; Laroche, J.-M .; Ballutaud, D .; Коциневский, Т .; Шевалье, Дж. (2005). «Включение кремния в слои алмаза CVD». Physica Status Solidi . 202 (11): 2177–2181. Bibcode : 2005PSSAR.202.2177B . DOI : 10.1002 / pssa.200561920 .
  58. ↑ Копф, РФ, изд. (2003). Современная программа по составным полупроводникам XXXIX и нитридным и широкозонным полупроводникам для сенсоров, фотоники и электроники IV: труды Электрохимического общества . Электрохимическое общество. п. 363. ISBN. 978-1-56677-391-1.
  59. ^ Якубовский, К .; Байдакова М.В.; Wouters, BH; Стесманс, А .; Adriaenssens, GJ; Вуль, А.Я .; Гробет, П.Дж. (2000). «Структура и дефекты наноалмаза детонационного синтеза» (PDF) . Алмаз и сопутствующие материалы . 9 (3–6): 861–865. Bibcode : 2000DRM ..... 9..861I . DOI : 10.1016 / S0925-9635 (99) 00354-4 .
  60. ^ Decarli, P .; Джеймисон, Дж. (Июнь 1961 г.). «Образование алмаза взрывным ударом». Наука . 133 (3467): 1821–1822. Bibcode : 1961Sci ... 133.1821D . DOI : 10.1126 / science.133.3467.1821 . PMID 17818997 . 
  61. ^ Долматов, В.Ю. (2006). «Разработка рациональной технологии синтеза качественных детонационных наноалмазов». Российский журнал прикладной химии . 79 (12): 1913–1918. DOI : 10.1134 / S1070427206120019 .
  62. ^ Хачатрян, А.Х .; Алоян С.Г .; Май, PW; Саргсян, Р .; Хачатрян, В.А.; Багдасарян, ВС (2008). «Превращение графита в алмаз, вызванное ультразвуковой кавитацией». Диам. Relat. Mater . 17 (6): 931–936. Bibcode : 2008DRM .... 17..931K . DOI : 10.1016 / j.diamond.2008.01.112 .
  63. ^ Копье и Dismukes , стр. 308-309
  64. ^ Zoski, Cynthia G. (2007). Справочник по электрохимии . Эльзевир. п. 136. ISBN. 978-0-444-51958-0.
  65. ^ а б Пробел, В .; Попов, М .; Пивоваров, Г .; Львовская, Н .; Гоголинский, К .; Решетов, В. (1998). «Сверхтвердые и сверхтвердые фазы фуллерита C60: сравнение с алмазом по твердости и износу» (PDF) . Алмаз и сопутствующие материалы . 7 (2–5): 427–431. Bibcode : 1998DRM ..... 7..427B . CiteSeerX 10.1.1.520.7265 . DOI : 10.1016 / S0925-9635 (97) 00232-X . Архивировано из оригинального (PDF) 21 июля 2011 года.  
  66. Перейти ↑ Neves, AJ & Nazaré, MH (2001). Свойства, рост и применение алмаза . ИЭПП. С. 142–147. ISBN 978-0-85296-785-0.
  67. ^ Sumiya, Х. (2005). «Сверхтвердый алмазный индентор, изготовленный из кристалла синтетического алмаза высокой чистоты». Rev. Sci. Instrum . 76 (2): 026112–026112–3. Bibcode : 2005RScI ... 76b6112S . DOI : 10.1063 / 1.1850654 .
  68. ^ Ян, Чи-Shiue; Мао, Хо-Гван; Ли, Вэй; Цянь, Цзян; Чжао, Юшэн; Хемли, Рассел Дж. (2005). «Сверхтвердые монокристаллы алмаза от химического осаждения из газовой фазы». Physica Status Solidi . 201 (4): R25. Bibcode : 2004PSSAR.201R..25Y . DOI : 10.1002 / pssa.200409033 .
  69. ^ Ларико, R .; Хусто, JF; Мачадо, WVM; Ассали, LVC (2009). «Электронные свойства и сверхтонкие поля никелевых комплексов в алмазе». Phys. Rev. B . 79 (11): 115202. arXiv : 1208.3207 . Bibcode : 2009PhRvB..79k5202L . DOI : 10.1103 / PhysRevB.79.115202 .
  70. ^ Ассали, LVC; Мачадо, WVM; Хусто, Дж. Ф. (2011). «Примеси 3d переходных металлов в алмазе: электронные свойства и химические тенденции». Phys. Rev. B . 84 (15): 155205. arXiv : 1307.3278 . Bibcode : 2011PhRvB..84o5205A . DOI : 10.1103 / PhysRevB.84.155205 .
  71. ^ Екимов, Э.А.; Сидоров В.А.; Бауэр, ЭД; Мельник, Н.Н.; Курро, штат Нью-Джерси; Томпсон, JD; Стишов, С.М. (2004). «Сверхпроводимость в алмазе» (PDF) . Природа . 428 (6982): 542–5. arXiv : cond-mat / 0404156 . Bibcode : 2004Natur.428..542E . DOI : 10,1038 / природа02449 . PMID 15057827 .  
  72. ^ Catledge, SA; Вохра, Йогеш К. (1999). «Влияние добавления азота на микроструктуру и механические свойства алмазных пленок, выращенных с использованием высоких концентраций метана». Журнал прикладной физики . 86 (1): 698. Bibcode : 1999JAP .... 86..698C . DOI : 10.1063 / 1.370787 .
  73. ^ а б Ченг, Чжэ; Бугер, Томас; Бай, Тингюй; Ван, Стивен Ю .; Ли, Чао; Йейтс, Люк; Фоли, Брайан М .; Гоорский, Марк; Cola, Baratunde A .; Файли, Фируз; Грэм, Сэмюэл (7 февраля 2018 г.). "Исследование вызванного ростом анизотропного переноса тепла в высококачественных CVD алмазных мембранах с помощью многочастотного и многочастотного теплового отражения во временной области" . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 10 (5): 4808–4815. DOI : 10.1021 / acsami.7b16812 . ISSN 1944-8244 . 
  74. ^ Вэй, Ланьхуа; Kuo, P .; Thomas, R .; Энтони, Т .; Банхольцер, В. (1993). «Теплопроводность изотопно модифицированного монокристалла алмаза». Phys. Rev. Lett . 70 (24): 3764–3767. Bibcode : 1993PhRvL..70.3764W . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.70.3764 . PMID 10053956 . 
  75. ^ Wenckus, JF (18 декабря 1984) «Методы и средства быстро отличить имитацию алмаза из природного алмаза» Патент США 4488821
  76. ^ Holtzapffel, С. (1856). Токарная обработка и механические манипуляции . Holtzapffel . стр.  176 -178. ISBN 978-1-879335-39-4.
  77. ^ Коэльо, RT; Yamada, S .; Аспинуолл, Дания; Мудрый, MLH (1995). «Применение инструментальных материалов из поликристаллического алмаза (PCD) при сверлении и расширении сплавов на основе алюминия, включая MMC». Международный журнал станков и производства . 35 (5): 761–774. DOI : 10.1016 / 0890-6955 (95) 93044-7 .
  78. ^ Ахмед, W .; Sein, H .; Али, Н .; Gracio, J .; Вудвардс, Р. (2003). «Алмазные пленки, выращенные на цементированных стоматологических борах WC-Co с использованием усовершенствованного метода CVD». Алмаз и сопутствующие материалы . 12 (8): 1300–1306. Bibcode : 2003DRM .... 12.1300A . DOI : 10.1016 / S0925-9635 (03) 00074-8 .
  79. ^ Сакамото, М .; Эндриз, Дж. Г. и Сцифрес, Д. Р. (1992). «Выходная мощность 120 Вт в непрерывном режиме от монолитной диодной матрицы AlGaAs (800 нм), установленной на алмазном радиаторе». Письма об электронике . 28 (2): 197–199. Bibcode : 1992ElL .... 28..197S . DOI : 10.1049 / эл: 19920123 .
  80. ^ Рави, Крамадхати В. и др. (2 августа 2005 г.) «Алмазно-кремниевый гибридный интегрированный теплоотвод» Патент США 6 924 170
  81. ^ Харрис, округ Колумбия (1999). Материалы для инфракрасных окон и куполов: свойства и характеристики . SPIE Press. С. 303–334. ISBN 978-0-8194-3482-1.
  82. ^ "Алмазное окно для вывода электромагнитных волн большой мощности в миллиоволновой зоне". Новый бриллиант . 15 : 27. 1999. ISSN 1340-4792 . 
  83. ^ Nusinovich, GS (2004). Введение в физику гиротронов . JHU Press. п. 229. ISBN 978-0-8018-7921-0.
  84. ^ Милдренс, Ричард П .; Сабелла, Александр; Китцлер, Ондрей; Спенс, Дэвид Дж .; Маккей, Аарон М. (2013). "Глава 8 Дизайн и характеристики алмазного рамановского лазера". In Mildren, Rich P .; Рабо, Джеймс Р. (ред.). Оптическая инженерия алмаза . Вайли. С. 239–276. DOI : 10.1002 / 9783527648603.ch8 . ISBN 978-352764860-3.
  85. ^ Хунсары, Али М .; Смитер, Роберт К .; Дэйви, Стив; Пурохит, Анкор (1992). Хунсары, Али М (ред.). "Алмазный монохроматор для синхротронных рентгеновских лучей с высоким тепловым потоком" . Proc. ШПИОН . Техника высоких тепловых потоков. 1739 : 628–642. Bibcode : 1993SPIE.1739..628K . CiteSeerX 10.1.1.261.1970 . DOI : 10.1117 / 12.140532 . Архивировано из оригинального 17 сентября 2008 года . Проверено 5 мая 2009 года . 
  86. ^ Heartwig, J .; и другие. (13 сентября 2006 г.). «Алмазы для современных источников синхротронного излучения» . Европейский центр синхротронного излучения . Проверено 5 мая 2009 года .
  87. ^ Джексон, DD; Aracne-Ruddle, C .; Мальба, В .; Weir, ST; Catledge, SA; Вохра, Ю.К. (2003). «Измерение магнитной восприимчивости при высоком давлении с использованием дизайнерских алмазных наковальней» . Rev. Sci. Instrum. (Представлена ​​рукопись). 74 (4): 2467. Bibcode : 2003RScI ... 74.2467J . DOI : 10.1063 / 1.1544084 .
  88. ^ Денисенко, А .; Кон, Э. (2005). «Алмазные энергетические устройства. Понятия и ограничения». Алмаз и сопутствующие материалы . 14 (3–7): 491–498. Bibcode : 2005DRM .... 14..491D . DOI : 10.1016 / j.diamond.2004.12.043 .
  89. ^ Коидзуми, S .; Ватанабэ, К. Hasegawa, M; Канда, H (2001). «Ультрафиолетовое излучение алмазного pn перехода» . Наука . 292 (5523): 1899–901. Bibcode : 2001Sci ... 292.1899K . DOI : 10.1126 / science.1060258 . PMID 11397942 . 
  90. ^ Isberg, J .; Хаммерсберг, Дж; Johansson, E; Викстрём, Т; Твитчен, диджей; Уайтхед, Эй Джей; Coe, SE; Скарсбрук, Джорджия (2002). «Высокая подвижность носителей заряда в монокристаллическом алмазе, нанесенном плазмой». Наука . 297 (5587): 1670–2. Bibcode : 2002Sci ... 297.1670I . DOI : 10.1126 / science.1074374 . PMID 12215638 . 
  91. ^ Рассел, SAO; Sharabi, S .; Таллер, А .; Моран, DAJ (1 октября 2012 г.). «Алмазные полевые транзисторы с водородной нагрузкой и частотой отсечки 53 ГГц». Письма об электронных устройствах IEEE . 33 (10): 1471–1473. Bibcode : 2012IEDL ... 33.1471R . DOI : 10,1109 / LED.2012.2210020 .
  92. ^ Ueda, K .; Kasu, M .; Yamauchi, Y .; Макимото, Т .; Schwitters, M .; Твитчен, диджей; Скарсбрук, Джорджия; Коу, Швеция (1 июля 2006 г.). «Алмазный полевой транзистор с использованием высококачественного поликристаллического алмаза с fT 45 ГГц и fmax 120 ГГц». Письма об электронных устройствах IEEE . 27 (7): 570–572. Bibcode : 2006IEDL ... 27..570U . DOI : 10,1109 / LED.2006.876325 .
  93. ^ Isberg, J .; Габриш, М .; Tajani, A. & Twitchen, DJ (2006). "Электротранспорт в сильном поле в монокристаллических CVD-алмазных диодах". Достижения в области науки и техники . 48 : 73–76. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / AST.48.73 .
  94. ^ Railkar, TA; Канг, WP; Виндишманн, Генри; Мальше, А.П .; Naseem, HA; Дэвидсон, JL; Браун, WD (2000). «Критический обзор химического осаждения из паровой фазы (CVD) алмаза для электронных приложений». Критические обзоры в области твердого тела и материаловедения . 25 (3): 163–277. Bibcode : 2000CRSSM..25..163R . DOI : 10.1080 / 10408430008951119 .
  95. ↑ Солсбери, Дэвид (4 августа 2011 г.) «Проектирование алмазных цепей для экстремальных условий» , Исследовательские новости университета Вандербильта. Проверено 27 мая 2015 года.
  96. ^ Bucciolini, M .; Borchi, E; Бруцци, М; Casati, M; Cirrone, P; Cuttone, G; Деангелис, К; Ловик, я; Онори, S; Raffaele, L .; Счортино, С. (2005). «Алмазная дозиметрия: результаты проектов CANDIDO и CONRADINFN». Ядерные приборы и методы . 552 (1–2): 189–196. Bibcode : 2005NIMPA.552..189B . DOI : 10.1016 / j.nima.2005.06.030 .
  97. ^ "Слепой к оптическим детекторам света" . Королевская обсерватория Бельгии . Проверено 5 мая 2009 года .
  98. ^ Бенмусса, А; Солтани, А; Haenen, K; Kroth, U; Мортет, V; Баркад, HA; Bolsee, D; Hermans, C; Рихтер, М; De Jaeger, JC; Хохедес, Дж. Ф. (2008). «Новые разработки алмазного фотоприемника для ВУФ-наблюдений за Солнцем». Полупроводниковая наука и технология . 23 (3): 035026. Bibcode : 2008SeScT..23c5026B . DOI : 10.1088 / 0268-1242 / 23/3/035026 .
  99. ^ Паницца, М. & Cerisola, Г. (2005). «Применение алмазных электродов в электрохимических процессах». Electrochimica Acta . 51 (2): 191–199. DOI : 10.1016 / j.electacta.2005.04.023 .
  100. ^ Небель, CE; Uetsuka, H .; Резек, Б .; Шин, Д .; Tokuda, N .; Накамура, Т. (2007). «Неоднородное связывание ДНК с поликристаллическим CVD-алмазом». Алмаз и сопутствующие материалы . 16 (8): 1648–1651. Bibcode : 2007DRM .... 16.1648N . DOI : 10.1016 / j.diamond.2007.02.015 .
  101. ^ Гандини, D. (2000). «Окисление карбоновых кислот на легированных бором алмазных электродах для очистки сточных вод». Журнал прикладной электрохимии . 20 (12): 1345–1350. Bibcode : 1988JApEl..18..410W . DOI : 10,1023 / A: 1026526729357 .
  102. ^ Мишо, П.-А. (2000). «Получение пероксодисерной кислоты с использованием тонкопленочных электродов из легированного бором алмаза». Электрохимические и твердотельные письма . 3 (2): 77. DOI : 10,1149 / 1,1390963 .
  103. ^ Б Yarnell, Аманда (2 февраля 2004). «Многогранность искусственных алмазов» . Новости химии и техники . 82 (5): 26–31. DOI : 10.1021 / СЕН-v082n005.p026 .
  104. ^ «Как высококачественные синтетические алмазы повлияют на рынок» . Китко. 12 июля 2013 . Проверено 1 августа 2013 года .
  105. ^ Zimnisky, Пол (10 февраля 2015). «По оценкам, мировое производство алмазов в 2015 году превысит 135 млн каратов» . Комментарий Китко . Китко.
  106. ^ Уокер, Дж. (1979). «Оптическое поглощение и люминесценция в алмазе». Rep. Prog. Phys . 42 (10): 1605–1659. Bibcode : 1979RPPh ... 42.1605W . CiteSeerX 10.1.1.467.443 . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 42/10/001 . 
  107. ^ Коллинз, AT; Коннор, А .; Ly, CH .; Шариф, А .; Копье, PM (2005). «Высокотемпературный отжиг оптических центров в алмазе I рода». Журнал прикладной физики . 97 (8): 083517–083517–10. Bibcode : 2005JAP .... 97х3517С . DOI : 10.1063 / 1.1866501 .
  108. ^ "Мемориальные алмазы доставляют вечную жизнь" . Рейтер. 23 июня 2009 года Архивировано из оригинального 17 октября 2012 года . Проверено 8 августа 2009 года .
  109. ^ «De Beers признает себя виновным в деле о сговоре с ценой» . Ассошиэйтед пресс через NBC News. 13 июля 2004 . Проверено 27 мая 2015 года .
  110. ^ Pressler, Маргарет Уэбб (14 июля 2004). «ДеБирс призывает к установлению цен: фирма платит 10 миллионов долларов и может полностью вернуться в США» Washington Post . Проверено 26 ноября 2008 года .
  111. ^ О'Донохью , стр. 115
  112. ^ Лабораторный Grown Diamond Report для Gemesis алмаза, Международного Геммологического института, 2007. извлекаться 27 мая 2015 года.
  113. ^ Компания выращивает синтетический алмаз в 10 карат . Jckonline.com (27 мая 2015 г.). Проверено 1 сентября, 2015.
  114. ^ Мерфи, Ханна; Бишевел, Томас; Элмквист, Соня (27 августа 2015 г.) «Хотите сделать алмаз всего за 10 недель? Воспользуйтесь микроволновой печью», Businessweek .
  115. ^ «Синтетические бриллианты - Содействие справедливой торговле» (PDF) . gjepc.org . Совет по продвижению экспорта драгоценных камней и ювелирных изделий . Проверено 12 февраля, 2016 .
  116. ^ «Сияй ярко, как алмаз: соловьи» . oneandother.com . Один и другой. Архивировано из оригинального 15 февраля 2016 года . Проверено 12 февраля, 2016 .
  117. ↑ Фрид, Майкл (20 января 2017 г.). «Почему бриллианты, созданные в лаборатории, - это покупка по низкой цене» . Diamond Pro . Проверено 19 ноября 2018 года .
  118. ^ Zimnisky, Пол (9 января 2017). «Новая алмазная промышленность» . Горный журнал (Лондон) . The Mining Journal (отраслевой журнал) .
  119. ^ a b c Коттасова, Ивана (29 мая 2018 г.). «De Beers признает поражение из-за искусственных алмазов» . CNN . Проверено 30 мая 2018 года .
  120. ^ «FTC утверждает окончательные версии руководств по ювелирным изделиям» . Федеральная торговая комиссия США. 24 июля 2018.
  121. ^ a b Пейн, Джейсон (25 июля 2018 г.). «1984 год Оруэлла, лоббирование« Де Бирс »и новые рекомендации FTC Lab по алмазам» .
  122. ^ "Петиция DPA о предлагаемых изменениях руководств для ювелирной, драгоценной и оловянной промышленности" (PDF) . De Beers Technologies UK. Май 2016 . Проверено 21 августа 2018 года .
  123. ^ Garrahan, Rachel (1 сентября 2018). «Разворот De Beers в отношении выращенных в лаборатории алмазов разделяет промышленность» . Financial Times . Проверено 1 сентября 2018 года .
  124. ↑ Гибсон, Кейт (30 мая 2018 г.). «Искусственные алмазы De Beers для розничной продажи после многих лет сопротивления» . CBS News . Проверено 20 ноября 2018 года .
  125. ^ a b c d "В лайтбоксе Лаборатория выращенных бриллиантов" . (официальный сайт) . Де Бирс . Проверено 20 ноября 2018 года .

Библиография [ править ]

  • Барнард, AS (2000). Формула алмаза: синтез алмаза - геммологическая перспектива . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-4244-6.
  • О'Донохью, Майкл (2006). Самоцветы: их источники, описание и идентификация . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-5856-0.
  • Копье, К. Э. и Дисмукс, Дж. П. (1994). Синтетический алмаз . Wiley-IEEE. ISBN 978-0-471-53589-8.

Внешние ссылки [ править ]

  • Шульц, Уильям. «Первый синтез алмазов: 50 лет спустя, мрачная картина того, кто заслуживает похвалы» . Новости химии и техники . 82 (5). ISSN  0009-2347 .