Ученые открыли новый тип природных дефектов в алмазе

Группа ученых Научно-исследовательского центра «Курчатовский институт»,  Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина, Санкт-Петербургского горного университета и Института геологии и геохимии Уральского отделения РАН провели подробное исследование микроструктуры алмаза, найденного в кимберлитовой трубке «Юбилейная» в Якутии.

В минерале были обнаружены неизвестные ранее наноразмерные полости, свидетельствующие о том, что алмаз подвергался пластической деформации при высоких температурах. Ученые утверждают, что большинство природных алмазов образовались в мантии на глубине 150–250 км при температурах от 900 до 1300 градусов и давлении в 50 тысяч раз выше атмосферного. Кристалл алмаза представляет собой трехмерную сетку из тетраэдров, в центре и четырех вершинах которых находятся атомы углерода. В подавляющем большинстве природных алмазов присутствуют примеси водорода, бора, и изредка - кремния и никеля.

Воздействие высоких температур в период образования алмаза может привести к формированию различных конфигураций примесных атомов с собственными дефектами. Эти дефекты определяют многие физические свойства кристаллов алмаза, в частности, придают им окраску.

В алмазе, найденном в кимберлитовой трубке «Юбилейная», ученые обнаружили многочисленные линейные нарушения правильного порядка атомов и скопления точечных дефектов, возникших при смещении дислокаций. Одним их таких нарушений стало обнаружение дефектов, которые можно представить как тонкие ромбические пластины размером до 20 нм. По мнению исследователей, эти «пластины» можно охарактеризовать как  нанополости в кристаллической решетке.

По словам одного из авторов исследования, доктора химических наук Андрея Ширяева, наиболее интересным результатом исследования можно считать обнаружение нового типа протяженных дефектов в алмазе.

- Мы предполагаем, что эти дефекты образуются в результате взаимодействия дислокаций. Под воздействием нагрузки дислокации перемещаются, - говорит Андрей Ширяев. - Когда две дислокации сближаются на критическое расстояние, то, в зависимости от условий деформации кристалла, возможны различные варианты их поведения: они могут взаимно уничтожиться, однако могут и расти, образуя более сложные конфигурации. Однако механизм стабилизации и роста обнаруженных нами дефектов пока неясен.

Ученые считают, что  результаты исследования не только представляют интерес для понимания минералогии алмаза и реконструкции условий его образования, но и открывают новые перспективы для управления свойствами этого материала, что важно для широкого спектра технологических приложений.

Мона Платонова.

Фото Александра Авилова / агентство «Москва»