Пузырьковый метод синтеза зародышей алмаза

В лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ РАН получен патент на изобретение № 2784236 «Способ получения ультрадисперсных алмазов и установка для его осуществления» (авторы – Воропаев С. А., Душенко Н. В.) в рамках работы по синтезу зародышей алмаза в пузырьках пара, образующихся при падении давления в жидкости (кавитация). Данная работа проводится в развитие идеи академика Э. М. Галимова о геохимической роли пузырьков пара, возникающих при движении мантийных жидкостей (флюидов), изложенной им в 1973 году в журнале Nature. Пузырьковый метод синтеза зародышей алмаза позволит сократить энергетические и материальные затраты на получение ценного перспективного материала; существенно уменьшить экологические риски при синтезе продукта.

Фото установки пузырькового синтеза наноалмазов (УКНА).

Изобретение относится к области горно-рудной, химической, инструментальной промышленности, а также приборостроения, в частности к синтезу ультрадисперсных алмазов, которые могут быть использованы в квантовой физике, биологии, материаловедении, микроэлектроники и медицинской диагностики при создании различного рода нанокомпозитов, катализаторов, антиизносных присадок к маслам и т. д. К уникальным достоинствам предложенного способа и установки можно отнести возможность использования как чистых углеводородных жидкостей, содержащих атомы только углерода и водорода, так и растворимых в воде соединений, содержащих дополнительные, или «внешние», атомы кислорода, азота, кремния, бора и другие. Это позволяет синтезировать ультрадисперсные алмазы, с добавленными «внешними» атомами – донорами (или акцепторами), необходимыми для формирования полупроводниковых свойств. Такая возможность открывает новое направление в развитии современной микроэлектроники. Люминесценция, возникающая при добавлении в структуру ультрадисперсных алмазов «внешних» атомов, позволяет рассматривать их как инновационное средство медицинской диагностики на клеточном уровне.

Осуществимость метода опирается на сравнительную простоту установки промышленного синтеза не требующей специальной камеры высокого давления или плазмотрона. Используются стандартные компоненты (насос, пневмо-задвижка и др.) не требующие сложного монтажа и условий технического обслуживания. Большая гибкость в выборе углерод-содержащей рабочей жидкости также значительно облегчает условия синтеза и позволяет проще добиваться необходимых размеров и свойств ультрадисперсных алмазов.

Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России.