В России синтезировали перспективные алмазы в расплавах редкоземельных металлов

Синтетические алмазы, которые получают в лабораториях, специалисты рассматривают как стратегический материал электронной техники XXI века. Всё потому, что они имеют перспективные высокотехнологичные применения — например, в качестве регистров и ячеек памяти в квантовом компьютере или источников одиночных фотонов. Последние способны в тысячу раз повысить эффективность устройств передачи информации и улучшить системы квантового шифрования.

Для синтеза алмазов с редкими и необычными характеристиками необходимы новые растворители-катализаторы. Ученые ИГМ СО РАН выяснили, что ими могут быть различные редкоземельные металлы, которые практически не исследовались с этой точки зрения. Специалисты установили, какие условия необходимы, чтобы кристаллизация происходила в расплавах редкоземельных металлов (скандия, иттрия и лантаноидов), а кроме того, определили оптимальные параметры синтеза монокристаллического алмаза.

Эксперименты проводили при давлении 7,8 ГПа в интервале температур 1 800—2 100 °С на беспрессовой аппаратуре высокого давления (БАРС), разработанной в ИГМ СО РАН. «Мы показали: в зависимости от состава редкоземельных металлов алмаз кристаллизуется в форме октаэдров, кубооктаэдров и более сложных многогранных полиэдров. Причем все они принадлежат к редкому типу кристаллов, не содержащих примеси азота. То есть расплавы редкоземельных металлов выступают не только катализаторами синтеза алмаза, но и эффективными поглотителями азота», — отмечает заведующий лабораторией экспериментальной минералогии ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Юрий Николаевич Пальянов. Результаты исследований опубликованы в журнале Scientific Reports.

Кроме того, благодаря новым растворителям-катализаторам в структуру алмаза входят такие примеси, как кремний, германий и олово. Оптические центры с атомами именно этих элементов имеют уникальные спектральные свойства, которые делают искусственный кристалл перспективным для квантовых технологий. Таким образом, разработка ученых ИГМ СО РАН открывает новую область использования редкоземельных металлов.

Материал предоставлен порталом «Наука в Сибири»