Алмазы проложили себе путь к передовым промышленным применениям

(betterdiamondinitiative.org) – Алмазы были известны и молодым, и старым как драгоценные камни для украшения их ювелирных изделий. Мало известная область применения алмазов – использование их для промышленных и научных целей. Всего 30% алмазов, производимых в мире, имеют ювелирное качество, а остальные используются не для производства ювелирных изделий. Хотя существует ряд применений алмазов, исследователи и ученые по всему миру постоянно стараются предложить новые и передовые области применения алмазов.

Магнетометры на основе крохотных алмазов

Магнетометры, изготовленные с использованием алмазных наностержней, содержащих азотно-замещенные вакансии (NV-центры), стали применяться для определения химического потенциала магнонов (элементарных спиновых возбуждений магнитных материалов) в пленке магнитного изолятора железоиттриевого граната (YIG) толщиной 20 нанометров на расстоянии примерно 10 нм. Магнетометр помещают всего в нескольких нанометрах над образцом. Этот метод разрабатывается учеными-исследователями Гарвардского университета.

Когда два соседних атома углерода в алмазе замещаются атомом азота и пустым узлом кристаллической решетки, этот дефект называется NV-центром. Этот дефект позволяет регистрировать очень слабые магнитные поля. Этот метод использования магнетометра на основе крохотного алмаза для измерения спиновых напряжений может помочь в разработке спинтроники, которая работает на спинах электронов, а не на их заряде, и она может применяться в информационной технологии.

Акустические электронные приборы

Акустический электронный прибор, основанный на выращенных в лаборатории алмазах, создается учеными Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов Сибирского федерального университета. Если предыдущий рабочий диапазон аналогичной системы был ограничен 10 ГГц, то электромагнитные колебания нового прибора активирует гиперзвуковую вибрацию с частотой от 1 до 2 ГГц.

Как сказано в июньском номере журнала Ultrasonics, «Монокристаллические синтетические бриллианты в качестве опоры продемонстрировали исключительные акустические параметры во всем диапазоне изученных частот и могут успешно применяться в разработке различных акустических электронных приборов, в частности, приборов, работающих в диапазоне ультравысокой частоты».

Оптика

Компания Element Six, принадлежащая группе De Beers, вносит большой вклад в обеспечение монокристаллами алмазов, полученных с помощью метода химического осаждения из паровой фазы (CVD), которые имеют применение, ранее невозможное в оптических установках. Лазер, имеющий специально разработанный монокристалл алмаза CVD со слабым поглощением, который в 20 раз мощнее, чем предыдущая лазерная система, основанная на эффекте Рамана (Raman), демонстрируется учеными в исследовательском центре MQ Photonics Research Centre Университета Маккуори (Macquarie University) в Австралии. Этот лазер может резать сталь, и его выходная мощность равна мощности примерно 400 000 лазерных указок.

Diamond PureOptics, еще один продукт компании Element Six, является решением проблемы расслоения, связанного с противоотражающими покрытиями (AR) тонких пленок. Повышение порога повреждения при больших мощностях обеспечивается технологией антиотражения без покрытий. Это позволяет сократить время простоя и повысить производительность в пропускающей оптике высокой мощности. Повышение надежности в 10 раз по сравнению с традиционными AR покрытиями является еще одним преимуществом этого продукта. Эффекты, вызванные нагревом, например, температурный линзовый эффект, тоже снижаются благодаря уменьшению оптического поглощения с помощью окна продукта.

Тонкие алмазные двухмерные пленки

Ученые федерального университета Universidade Federal de Minas Gerais в Бело Горизонте, Бразилия, упорно работали над созданием двухмерных пленок из алмаза. Пара графеновых листов подвергалась воздействию давления примерно в десять раз выше давления атмосферы Земли. Кристаллическая структура менялась, и это подсказало им, что она превращалась из графена в алмазы.

Эти двухмерные пленки стали самыми тонкими алмазами, которые можно получить, и они могут применяться в нанотехнологиях. Прогнозируется, что они обладают магнитными свойствами и могут применяться в методе спинтроники, в котором используются спин электроны для хранения данных.

Уоркский университет (University of Warwick) играет основную роль в продвижении применения алмазов не для изготовления ювелирных изделий. Недавно он провел публичное мероприятие - «Алмазы пригодны для всего» (Diamonds are for Everything). На нем показаны области применения выращенных в лаборатории алмазов в различных областях, например, для определения и картографирования магнитных полей, повышения чистоты звука и в автомобилях следующего поколения.

Профессор Джули Макферсон (Julie Macpherson) прокомментировала это мероприятие: «Уоркский университет является центром в Великобритании для обучения следующего поколения ученых по алмазам, который финансируется научным советом Великобритании и отраслью, он работает над большим числом передовых областей применений. Алмаз – это материал будущего. Области его применения безграничны, и мы сейчас только делаем царапины на этом самом поразительном материале. В Уорике у нас есть группа, задача которой заниматься открытием областей его применения и поиском новых решений для некоторых из появляющихся в мире вызовов».