Синтетические алмазы: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[отпатрулированная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
м уточнение
Перевод куска текста из английской википедии
Строка 29: Строка 29:


Около 97% алмазов (по весу), используемых в промышленности — синтетические.<ref>{{cite web|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/diamond/myb1-2011-diamo.pdf|title=21.2 Diamond, industrial|author= Donald W. Olson|quote=synthetic diamond accounted for about 97% by weight of the industrial diamond used in the united states and about 97% by weight of the industrial diamond used in the world during 2011|date=March 2013|work=2011 Minerals Yearbook|publisher=USGS|lang=en|accessdate=2013-10-17}}</ref>
Около 97% алмазов (по весу), используемых в промышленности — синтетические.<ref>{{cite web|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/diamond/myb1-2011-diamo.pdf|title=21.2 Diamond, industrial|author= Donald W. Olson|quote=synthetic diamond accounted for about 97% by weight of the industrial diamond used in the united states and about 97% by weight of the industrial diamond used in the world during 2011|date=March 2013|work=2011 Minerals Yearbook|publisher=USGS|lang=en|accessdate=2013-10-17}}</ref>

== Технологии производства ==
Для производства искуственных алмазов используется несколько технологий. Исторически первый, и основной на сегодня благодаря относительно невысокой стоимости - использование высокого давления и высокой температуры (high pressure high temperature - HPHT). Оборудование для этого метода - многотонные прессы, которые могут развивать давление до 5&nbsp;ГПа при 1500&nbsp;°C. Второй метод - химическое осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition - CVD) - когда над подложкой создается плазма из атомов углерода, из которой атомы постепенно конденсируются на поверхность образуя алмаз. Третий метод использует формирование наноразмерных алмазов при помощи ударной волны от взрывчатки.<ref name=CVD /><ref name=ozawa /><ref name="sonication" />

=== Высокое давление, высокая температура ===
[[File:Hydrostatic Synthesis.png|thumb|left|alt=Схематичный рисунок пресса для получения алмазов. |Схематичый рисунок пресса]] В HPHT методе использьзуются три вида компоновки прессов - ленточный пресс, кубический пресс и пресс с разрезной сферой. Затравки алмазов помещаются на дно капсулы, помещаемой в пресс. В прессе под давлением капсулу нагревают до температуры выше 1400&nbsp;°C и металл-растворитель плавится. Расплавленный металл растворяет углерод, также заложенный в капсулу и позволяет перемещаться атомам углерода к затравкам, благодаря чему затравки растут формируя большие алмазы.<ref name="d_lab" />

В оригинальном изобретении GE сделанном Трейси Холлом (Tracy Hall) использовался ленточный пресс, где верхняя и нижняя наковальни сдавливали цилиндрическую ячейку. Давление внутри ячейки в радиальном направлении поддерживалось за счет пояса из предварительно напряженных стальных лент, опоясывающих цилиндрическую капсулу. Наковальни также служили электродами, пропускающими ток через сжимаемую касулу. Некоторые варианты этого пресса используют гидравлическое давление вместо стальных лент для поддержания давления в радиальном направлении. <ref name="d_lab">{{cite web|url=http://www.diamondlab.org/80-hpht_synthesis.htm |title=HPHT synthesis| publisher = International Diamond Laboratories|accessdate= May 5, 2009}}</ref> Ленточные прессы все еще используются, но имеют значительно большие габариты, нежели оригинальная конструкция.<ref>[[#Barnard|Barnard]], p. 150</ref>

Второй тип прессов - кубические. Они используют шесть наковален для сжатия рабочего обьема имеющего форму куба.<ref name=ito /> Первым варинатом пресса с несколькими наковальнями был пресс - тетраэдр сжимающий рабочий обьем при помощи четырех наковален. <ref>{{cite journal| author =Hall, H. T. |title =Ultrahigh-Pressure Research: At ultrahigh pressures new and sometimes unexpected chemical and physical events occur|jstor=1756408 |doi = 10.1126/science.128.3322.445| journal = Science| pmid =17834381 |volume =128 |year =1958| issue =3322 | bibcode=1958Sci...128..445H| pages =445–9}}</ref> Кубические прессы появились очень быстро, как результат попыток увеличить рабочий обьем по сравнению с ленточными прессами. Кубические прессы как правило имеют меньшие габариты по сравнению с ленточными, и быстрее выходят на рабочие режимы по давлению и температуре, необходимые для получения синтетических алмазов. Тем не менее кубические прессы не так просто увеличить для увеличения рабочего обьема. Увеличение рабочего обьема повлечет увеличение размера наковален, которое повлечет увеличение силы, прикладываемой к наковальне для получения прежнего давления. Возможным решением может быть уменьшение отношения наружной и внутренней площади наковальни, за счет использования рабочего обьема иной формы, например додекаэдра. Но такие прессы будут сложнее и дороже в производстве.<ref name=ito>{{cite book| author = Ito, E. |title = Multianvil cells and high-pressure experimental methods, in Treatise of Geophysics|editor = G. Schubert|publisher = Elsevier, Amsterdam|volume = 2| year = 2007 |pages= 197–230|isbn = 0-8129-2275-1}}</ref>

[[File:BARS4.svg|thumb|right|350px|alt=A schematic drawing of a vertical cross-section through a BARS press: the synthesis capsule is surrounded by four tungsten carbide inner anvils. Those inner anvils are compressed by four outer steel anvils. The outer anvils are held a disk barrel and are immersed in oil. A rubber diaphragm is placed between the disk barrel and the outer anvils to prevent oil from leaking|Схема системы BARS]]
Третий, наиболее совершенный тип прессов для выращивания алмазов - БАРС (БАРС = Беспрессовая Аппаратура высокого давления "Разрезная Сфера"). Разработанн в 1989-1991 учеными из Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева сибирского отделения РАН. Прессы этой конструкции наиболее компактные, эффективные, экономичные из всех установок для выращивания алмазов. В центр устройства помещается керамическая цилиндрическая капсула обьемом около 2&nbsp;см<sup>3</sup> в которой производится выращивание. Капсула окружается передающей давление керамикой на базе пирофиллита, которая сжимается пуасонами первой ступени из твердого материала, например карбида вольфрама или сплава ВК10. <ref>{{cite journal |author1=Loshak, M. G. |author2=Alexandrova, L. I. |lastauthoramp=yes |title =Rise in the efficiency of the use of cemented carbides as a matrix of diamond-containing studs of rock destruction tool |doi =10.1016/S0263-4368(00)00039-1 |journal = Int. J. Refractory Metals and Hard Materials |volume =19 |year =2001 |pages = 5–9}}</ref> Восьмигранная сборка пуасонов первой ступени сжимается при помощи восьми стальных пуасонов второй ступени. После сборки конструкция заключается между двух полусфер диаметром около метра, фиксируемых вместе полумуфтами. Зазор между полусферами и стальными пуасонами заполняется гидравлическим маслом под давлением, передавая усилие через пуасоны к капсуле. Капсула нагревается при помощи встроенного коаксиального графитового нагревателя, а температура контролируется при помощи термопары.<ref name="lithos">{{cite journal |title =Fluid-bearing alkaline carbonate melts as the medium for the formation of diamonds in the Earth's mantle: an experimental study |doi =10.1016/S0024-4937(01)00079-2 |journal =[[Lithos (journal)|Lithos]] |volume =60 |year =2002 |pages =145–159 |bibcode=2002Litho..60..145P |issue = 3–4 |last1 =Pal'Yanov |first1 =N. |last2 =Sokol |first2 =A.G. |last3 =Borzdov |first3 =M. |last4 =Khokhryakov |first4 =A.F.}}</ref>

=== Химическое осаждение из газовой фазы ===
[[File:Single-crystal CVD diamond disc.jpg|thumb|left|Алмазный монокристаллический диск полученный по технологии химического осаждения из газовой фазы.]]
[[Химическое осаждение из газовой фазы]] это метод получения алмазов, в котором алмаз растет за счет осаждения углерода на затравку из водород-угдеродной газовой смеси. Данный способ активно прорабатывался научными группами в мире с 1980х. В то время как HPHT процесс используется в промышленности для серийного производства алмазов, простота и гибкость CVD технологии обусловила популярность этого метода в лабораториях. При выращивании алмазов по технологии осаждения из газовой фазы можно тонко контролирвоать химический состав включений в итоговый продукт, выращивать алмазные пленки на заготовках большой площади. В отличии от HPHT, CVD процесс не требует высокого давления - процесс роста происходит при давлениях менее 27 кПа.<ref name=CVD /><ref name=milos>{{cite book|title =Physics and Applications of CVD Diamond|page=50; 200–240|author1=Koizumi, S. |author2=Nebel, C. E. |author3=Nesladek, M. |lastauthoramp=yes | publisher = Wiley VCH |year =2008| isbn =3-527-40801-0|url =https://books.google.com/?id=pRFUZdHb688C&pg=RA1-PA50}}</ref>

CVD процесс включает в себя подготовку подложки, заполнение рабочей камеры смесью газов и их последующее возбуждение. Процесс подготовки подложки включает в себя поиск подходящего материала и правильная ориентация его кристаллографической плоскости, его очистка, часто включает в себя шлифовку алмазными порошками, подбор оптимальной температуры подложки (около 800&nbsp;°C). Газовая атмосфера всегда содержит источник углерода (обычно метан) и водород, часто в соотношении 1 к 99. Водород необходим, так как селективно травит углерод в не алмазном состоянии. Газовая смесь в рабочей камере ионизируется для образования химически активных радикалов при помощи микроволнового излучения, электрической дуги, лазером или каким либо другим способом.

В процессе роста, материал рабочей камеры может протравливаться плазмой, что приводит к загрязнению растущего алмаза. Так CVD алмазы очень часто содержат загрязнения из кремния от смотровых окон рабочей камеры..<ref>{{cite journal|doi=10.1002/pssa.200561920|title=Silicon incorporation in CVD diamond layers|year=2005|author=Barjon, J. |journal=Physica Status Solidi (a)|volume=202|pages=2177–2181|last2=Rzepka|first2=E.|last3=Jomard|first3=F.|last4=Laroche|first4=J.-M.|last5=Ballutaud|first5=D.|last6=Kociniewski|first6=T.|last7=Chevallier|first7=J.|issue=11|bibcode = 2005PSSAR.202.2177B }}</ref> По этой причине в конструкциях рабочих камер избегают кварцевых окошек или выносят их подальше от подложки. Также наличие следовых количеств бора делает невозможным выращивание чистых алмазов.<ref name=CVD>{{cite journal| title =Growth and application of undoped and doped diamond films |doi =10.1088/0034-4885/61/12/002|journal =Rep. Prog. Phys. |volume =61 |year =1998 |pages =1665–1710| issue =12| last1 =Werner| first1 =M| last2 =Locher| first2 =R|bibcode = 1998RPPh...61.1665W }}</ref><ref name=milos /><ref>{{cite book|url=https://books.google.com/?id=AICuflDe6LcC&pg=PA363|page=363|title=State-of-the-Art Program on Compound Semiconductors XXXIX and Nitride and Wide Bandgap Semiconductors for Sensors, Photonics and Electronics IV: proceedings of the Electrochemical Society|volume=2003–2011| editor=Kopf, R. F. |publisher=The Electrochemical Society|year=2003|isbn=1-56677-391-1}}</ref>

=== Детонация взрывчатки ===
[[File:Detonationdiamond.jpg|thumb|right|upright|alt=An image resembling a cluster of grape where the cluster consists of nearly spherical particles of 5-nm diameter|Electron micrograph ([[transmission electron microscopy|TEM]]) of detonation nanodiamond]]
{{Main|Detonation nanodiamond}}
Алмазные нанокристаллы (5&nbsp;нм) в диаметре могут быть сформированы при детонации подходящей углерод-содержащей взрывчатки в металлической камере. Во воремя взрыва создается высокое давление и высокая температура, которой достаточно для превращения углерода из взрывчатки в алмаз. Сразу после взрыва камеру со взрывчаткой погружают в воду, это подавляет переход алмазов в более стабильный графит.<ref name=udd>{{cite journal|doi=10.1016/S0925-9635(99)00354-4|title=Structure and defects of detonation synthesis nanodiamond|year=2000|author=Iakoubovskii, K. |journal=Diamond and Related Materials|volume=9|pages=861–865|last2=Baidakova|first2=M.V.|last3=Wouters|first3=B.H.|last4=Stesmans|first4=A.|last5=Adriaenssens|first5=G.J.|last6=Vul'|first6=A.Ya.|last7=Grobet|first7=P.J.|issue=3–6|url=http://pubman.nims.go.jp/pubman/item/escidoc:1587362:1/component/escidoc:1587361/drm861.pdf|bibcode = 2000DRM.....9..861I }}</ref> В одном из вариантов этой технологии металлическая трубка заполняется порошком графита и помещается внутрь камеры заполненной взрывчаткой. Нагрев и давление, развиваемое от взрыва достаточно для превращения графита в алмаз.<ref>{{cite journal|doi=10.1126/science.133.3467.1821|date=June 1961|author=Decarli, P. and Jamieson, J. |title=Formation of Diamond by Explosive Shock|volume=133|issue=3467|pages=1821–1822|pmid=17818997|journal=Science|bibcode = 1961Sci...133.1821D |last2=Jamieson}}</ref> Финальный продукт всегда заключен в графите и других не алмазных формах графита, поэтому требует длительного кипячения в азотной кислоте (около суток при 250&nbsp;°C) для извлечения.<ref name=ozawa>{{cite journal|doi=10.1016/j.diamond.2007.08.008|title=Recent progress and perspectives in single-digit nanodiamond|year=2007|author=Osawa, E|journal=Diamond and Related Materials|volume=16|pages=2018–2022|issue=12|bibcode = 2007DRM....16.2018O }}</ref> Полученные таким образом алмазные поршки используются в основном как абразив. Основные производители - Китай, Россия, Беларуссия. Поступление на рынок в больших количествах началось приблизительно с начала 2000х.<ref name=dolmatov>{{cite journal |author =Dolmatov, V. Yu. |title =Development of a rational technology for synthesis of high-quality detonation nanodiamonds |doi =10.1134/S1070427206120019 |journal =Russian Journal of Applied Chemistry |volume =79 |year =2006 |pages= 1913–1918 |issue =12}}</ref>

=== Ультразвуковая кавитация ===
Алмазнае кристаллы микронного размера могут быть получены при [[Стандартные условия|нормальных условиях]] в суспензии графита в органическом растворителе при поздействии ультразвуковой кавитации. В алмазы превращается до 10% исходного графита. Себестоимость получения алмазов таким способом сопоставима с HPHT процессом, но качество получаемых алмазов заметно хуже. Эта методика синтеза алмазов очень простая, но результаты были получены всего двумя научными группами и методика пока не имеет промышленного воплощения. На процесс влияет множество параметров, включая подготовку графитовой суспензии, подбор растворителя, источника и режима ультразвуковых колебаний, оптимизация которых может значительно улучшить и удешевить эту технологию получения алмазов.<ref name="sonication">{{cite journal|title =Experimental Corroboration of the Synthesis of Diamond in the Cavitation Process| doi= 10.1134/1.1710678|journal = Doklady Physics |volume= 49 |year =2004| pages= 150–153|issue=3|last1 =Galimov|first1 =É. M.|last2 =Kudin|first2 =A. M.|last3 =Skorobogatskii|first3 =V. N.|last4 =Plotnichenko|first4 =V. G.|last5 =Bondarev|first5 =O. L.|last6 =Zarubin|first6 =B. G.|last7 =Strazdovskii|first7 =V. V.|last8 =Aronin|first8 =A. S.|last9 =Fisenko|first9 =A. V.|bibcode = 2004DokPh..49..150G |last10 =Bykov|first10 =I. V.|last11 =Barinov|first11 =A. Yu.}}</ref><ref>{{cite journal|title =Graphite-to-diamond transformation induced by ultrasonic cavitation| doi= 10.1016/j.diamond.2008.01.112|journal=Diam. Relat. Mater.| volume= 17 |year= 2008| pages= 931–936|issue= 6|last1 =Khachatryan|first1 =A.Kh.|last2 =Aloyan|first2 =S.G.|last3 =May|first3 =P.W.|last4 =Sargsyan|first4 =R.|last5 =Khachatryan|first5 =V.A.|last6 =Baghdasaryan|first6 =V.S.|bibcode = 2008DRM....17..931K }}</ref>


== Свойства ==
Традиционно, отсутствие кристаллических дефектов - важнейший показатель качества алмаза. Чистота и отсутствие дефектов делают алмаз прозрачным, чистым, а вкупе с его твердостью, химической стойкостью, высокой оптической дисперсией делают алмаз популярным ювелирным камнем. Высокая теплопроводность алмаза важное качество для технических применений. Если высокая оптическая дисперсия характерна для всех алмазов, то остальные его качества зависят от того, в каких суловиях он был сделан.<ref>[[#Spear|Spear and Dismukes]], pp. 308–309</ref>

=== Кристаллическая структура ===
Алмаз может быть одним большим кристаллом (монокристалл), а может состоять из множества сросшихся кристалликов (поликристалл). Большие, бездефектные монокристаллы алмаза обычно пользуются спросом как ювелирные камни. Поликристаллические алмазы, состоящие из множества зерен, хорошо видимых по рассеянию и поглощению света невооруженным глазом, используются в промышленности как режущий инструмент. Поликристаллические алмазы часто классифицируют по среднему размеру зерна в кристалле, который может варьироваться от нанометров до микрометров.<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/?id=2g5GJtBFwo0C&pg=PA136|page=136|title=Handbook of Electrochemistry|author=Zoski, Cynthia G.|publisher=Elsevier|year=2007|isbn=0-444-51958-0}}</ref>

=== Твердость ===
Синтетические алмазы - самое твердое вещество из известных,<ref name=blank /> если под твердостью понимать сопротивление вдавливанию. Твердость синтетических алмазов зависит от чистоты, наличия дефектов в кристаллической решетке и ее ориентации, достигая макимсальной в направлении 111.<ref>{{cite book|pages=142–147|url=https://books.google.com/?id=jtC1mUFZfQcC&pg=PA143|title=Properties, Growth and Applications of Diamond|author1=Neves, A. J. |author2=Nazaré, M. H. |lastauthoramp=yes |publisher=IET|year= 2001|isbn=0-85296-785-3}}</ref> Твердость нанокристаллических алмазов полученных в CVD процессе может составлять от 30% до 70% от твердости монокристалла алмаза, и контролируется в процессе выращивания в зависимости от требуемого. Некоторые синтетические монокристаллы алмаза и HPHT нанокристаллические алмазы тверже всех известных природных алмазов. <ref name=blank>{{cite journal|title =Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: comparison with diamond on hardness and wear| doi= 10.1016/S0925-9635(97)00232-X |journal = Diamond and Related Materials |volume =7 |year =1998| pages= 427–431 |url =http://nanoscan.info/wp-content/publications/article_03.pdf|archiveurl =https://web.archive.org/web/20110721225258/http://nanoscan.info/wp-content/publications/article_03.pdf|archivedate =2011-07-21| issue =2–5|last1 =Blank|first1 =V.|last2 =Popov|first2 =M.|last3 =Pivovarov|first3 =G.|last4 =Lvova|first4 =N.|last5 =Gogolinsky|first5 =K.|last6 =Reshetov|first6 =V.|bibcode = 1998DRM.....7..427B }}</ref><ref>{{cite journal| author= Sumiya, H. |title =Super-hard diamond indenter prepared from high-purity synthetic diamond crystal |doi = 10.1063/1.1850654 |journal =Rev. Sci. Instrum. |volume =76 |year= 2005| issue= 2|pages =026112–026112–3 |bibcode = 2005RScI...76b6112S }}</ref><ref>{{cite journal|title =Ultrahard diamond single crystals from chemical vapor deposition| doi=10.1002/pssa.200409033 |journal= Physica Status Solidi (a) |volume= 201 |year =2005 |page=R25| issue =4|last1 =Yan|first1 =Chih-Shiue|last2 =Mao|first2 =Ho-Kwang|last3 =Li|first3 =Wei|last4 =Qian|first4 =Jiang|last5 =Zhao|first5 =Yusheng|last6 =Hemley|first6 =Russell J.|bibcode =2004PSSAR.201R..25Y}}</ref>

=== Примеси и включения ===
Каждый алмаз содержит примеси из атомов отличных от углерода в количествах, достаточных для определения аналитическими методами. Атомы примесей могут собираться в макрокличества, формируя включения. Примесей обычно избегают, но они могут быть введены намеренно для изменения определнных свойств алмаза. Выращиевание алмазов в жидкой среде из металла-растворителя приводит к формированию примесей из переходных металлов (Никель, железо, кобальт) которые влияют на электронные свойства алмаза.<ref>{{cite journal|last1=Larico|first1=R.|last2=Justo|first2=J. F.|last3=Machado|first3=W. V. M.|last4=Assali|first4=L. V. C.|title=Electronic properties and hyperfine fields of nickel-related complexes in diamond|journal=Phys. Rev. B|date=2009|volume=79|issue=11|page=115202|doi=10.1103/PhysRevB.79.115202|arxiv=1208.3207|bibcode=2009PhRvB..79k5202L}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Assali|first1=L. V. C.|last2=Machado|first2=W. V. M.|last3=Justo|first3=J. F.|title=3d transition metal impurities in diamond: electronic properties and chemical trends|journal=Phys. Rev. B|date=2011|volume=84|issue=15|page=155205|doi=10.1103/PhysRevB.84.155205|arxiv=1307.3278|bibcode=2011PhRvB..84o5205A}}</ref>

Чистый алмаз является диэлектриком, но небольшая добавка бора делает его электрическим проводником, и даже при некоторых условиях - сверхпроводником,<ref name="nature">{{cite journal |title =Superconductivity in diamond| doi= 10.1038/nature02449 |journal =Nature |pmid =15057827 |volume =428 |issue =6982 |year= 2004 | url =http://www.nims.go.jp/NFM/paper1/SuperconductingDiamond/01nature02449.pdf |bibcode=2004Natur.428..542E |pages =542–5 |last1 =Ekimov |first1 =E. A. |last2 =Sidorov |first2 =V. A. |last3 =Bauer |first3 =E. D. |last4 =Mel'Nik |first4 =N. N. |last5 =Curro |first5 =N. J. |last6 =Thompson |first6 =J. D. |last7 =Stishov |first7 =S. M.|arxiv = cond-mat/0404156 }}</ref> что позволяет использовать его в электронных приложениях. Включения азота препятствует движению дислокаций в кристалличскй решетке и увеличивает ее напряженность, тем самым повышая твердость и вязкость.<ref name=Catledge1999>{{cite journal|author = Catledge, S. A.|year = 1999|title = Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown using high-methane concentrations|journal = Journal of Applied Physics|volume = 86|page = 698|doi = 10.1063/1.370787|last2 = Vohra|first2 = Yogesh K.|bibcode = 1999JAP....86..698C }}</ref>

=== Теплопроводность ===
В отличии от большинства изоляторов, алмаз имеет хорошую теплопроводность из-за сильных ковалентных связей в кристалле. Теплопроводность чистого алмаза наиболее высокая из всех известных. Монокристалл синтетического алмаза состоящий из {{SimpleNuclide2|Carbon|12}} (99.9%) изотопа имеет теплопроводность 30 Вт/см·K при комнатной температуре, что в 7,5 раз больше меди. У природных кристаллов алмаза теплопроволность на 1,1% ниже из-за примеси изотопа {{SimpleNuclide2|Carbon|13|link=yes}}, вносящего искажения в кристаллическую решетку.<ref name=PNU>{{cite journal |title =Thermal conductivity of isotopically modified single crystal diamond| journal= Phys. Rev. Lett. |volume = 70 |year = 1993 | doi =10.1103/PhysRevLett.70.3764 |pmid=10053956 |bibcode=1993PhRvL..70.3764W |issue =24 |pages =3764–3767 |last1 =Wei |first1 =Lanhua |last2 =Kuo |first2 =P. |last3 =Thomas |first3 =R. |last4 =Anthony |first4 =T. |last5 =Banholzer |first5 =W.}}</ref>

Теплопроводность алмаза используется ювелирами для отделения алмазов от их иммитаций. Камня касаются специальным медным щупом, имеющем на конце миниатюрный нагреватель и термодатчик. Если алмаз настоящий, он быстро отведет тепло от нагреателя, что вызовет заметное падение температуры, фиксируемое термодатчиком. Такой тест занимает всего 2-3 секунды.<ref>Wenckus, J. F. (December 18, 1984) "Method and means of rapidly distinguishing a simulated diamond from natural diamond" {{US patent|4488821}}</ref>

== Применение ==
=== Режущий инструмент ===
[[File:Diamond blade very macro.jpg|thumb|alt=A polished metal slab embedded with small diamonds|Алмазы на пластинах шлифовального диска]]

Большинство промышленных применений синтетических алмазов связаны именно с их твердостью - в качестве сверхтвердого режущего инструмента, абразивных порошков, полировальных паст. Благодаря твердости, превосходящих любой известный материал алмазы используются для шлифовки любых материалов, даже при огранке самих алмазов.<ref>{{cite book |author=Holtzapffel, C. |title=Turning And Mechanical Manipulation |url=https://books.google.com/?id=omwPAAAAYAAJ&pg=PA178 |publisher=[[Holtzapffel]] |pages=176–178 |year=1856 |isbn=1-879335-39-5}}</ref> Это самая большая по обьему ниша использования алмазов в промышленности. Хоть природные алмазы тоже могут использоваться для этих целей, синтетические полученные по HPHT процессу популярнее в силу большей однородности свойств и меньшему разбросу параметров. Алмазы не пригодны для высокоскоростной обработки стали - при высоких температурах в месте реза, углерод из алмаза растворяется в железе, что приводит к ускоренному износу инстурмента. Для высокоскоростной обработки сталей используют другие сплавы (ВК8, кубический нитрид бора и т.д.)<ref>{{cite journal| title =The application of polycrystalline diamond (PCD) tool materials when drilling and reaming aluminum-based alloys including MMC| doi =10.1016/0890-6955(95)93044-7 |journal =International Journal of Machine Tools and Manufacture |volume =35 |year =1995 |pages = 761–774| issue =5| last1 =Coelho| first1 =R.T.| last2 =Yamada| first2 =S.| last3 =Aspinwall| first3 =D.K.| last4 =Wise| first4 =M.L.H.}}</ref>

Обычно алмазный инструмент имеет спеченное покрытие, в котором микронные зерна алмаза диспергированы в металлической матрице (обычно кобальт). По мере износа металлическая матрица обнажает все новые и новые зерна алмаза. Не смотря на работы на протяжении предыдущих пятнадцати лет по покрытию инструмента алмазным и алмазоподобным слоем (DLC) при помощи CVD процесса, эта технология не смогла существенно вытеснить классические поликристаллические зерна алмаза в металлической матрице в инструменте.<ref name="tools">{{cite journal |title =Diamond films grown on cemented WC-Co dental burs using an improved CVD method| doi =10.1016/S0925-9635(03)00074-8 |journal =Diamond and Related Materials |volume =12| year =2003| pages= 1300–1306 |issue =8 |last1 =Ahmed |first1 =W. |last2 =Sein |first2 =H. |last3 =Ali |first3 =N. |last4 =Gracio |first4 =J. |last5 =Woodwards |first5 =R.|bibcode = 2003DRM....12.1300A }}</ref>

=== Теплопроводники ===
Большинство материалов с высокой теплопроводностью обладает также хорошей электропроводностью. Особняком выделяется алмаз, не смотря на огромную теплопроводность он обладает незначительной электропроводностью. Это сочетание свойств позволяет использовать алмаз как теплоотвод для мощных лазерных диодов, лазерных массивов или мощных транзисторов. Эффективный отвот тепла увеличивает срок службы электронных устройств, а дороговизна ремонта и замены таких устройств компенсирует дороговизну от использования алмазов в конструкции теплоотвода.<ref>{{cite journal |title=120 W CW output power from monolithic AlGaAs (800 nm) laser diode array mounted on diamond heatsink |author1=Sakamoto, M. |author2=Endriz, J. G. |author3=Scifres, D. R. |lastauthoramp=yes |journal=Electronics Letters |year=1992 |volume=28 |issue=2 |pages=197–199 |doi=10.1049/el:19920123}}</ref> In semiconductor technology, synthetic diamond heat spreaders prevent silicon and other semiconducting materials from overheating.<ref>Ravi, Kramadhati V. ''et al.'' (August 2, 2005) "Diamond-silicon hybrid integrated heat spreader" {{US patent|6924170}}</ref>

=== Оптические материалы ===
Алмаз твердый, химически инертный, обладает высокой теплопроводностью при невысоком линейном коэффиценте расширения, что делает его идеальным материалом для окон вывода инфракрасного и микроволнового излучения. Синтетический алмаз стал вытеснять селенид цинка в качестве выходных окон в мощных CO<sub>2</sub> лазерах.<ref>{{cite book| pages = 303–334| title = Materials for infrared windows and domes: properties and performance| author = Harris, D. C.| publisher = SPIE Press|year = 1999|isbn = 0-8194-3482-5}}</ref> and [[gyrotron]]s. Those synthetic polycrystalline diamond windows are shaped as disks of large diameters (about 10&nbsp;cm for gyrotrons) and small thicknesses (to reduce absorption) and can only be produced with the CVD technique.<ref>{{cite journal| title = The diamond window for a milli-wave zone high power electromagnetic wave output| journal = New Diamond| volume = 15|page = 27|year =1999|issn=1340-4792}}</ref><ref>{{cite book| author= Nusinovich, G. S.| title = Introduction to the physics of gyrotrons| publisher = JHU Press|year = 2004|isbn = 0-8018-7921-3| page = 229}}</ref> Единичные кристаллы в виде пластинок размером до 10 мм становятся важными в использовании в некоторых оптических приложениях, включая теплораспределители в лазерных резонаторах, дифракционной оптике и рабочее тело оптических усилителей в рамановских лазерах.<ref>{{Cite book |isbn= 978-352764860-3 |title= Optical Engineering of Diamond |publisher= Wiley |editor=Mildren, Rich P. and Rabeau, James R. |doi= 10.1002/9783527648603.ch8 |chapter= Ch. 8 Diamond Raman Laser Design and Performance |pages =239–276 |author= Mildren, Richard P.; Sabella, Alexander; Kitzler, Ondrej; Spence, David J. and McKay, Aaron M. }}</ref> Recent advances in the HPHT and CVD synthesis techniques have improved the purity and crystallographic structure perfection of single-crystalline diamond enough to replace silicon as a [[diffraction grating]] and window material in high-power radiation sources, such as [[synchrotron]]s.<ref>{{cite journal|bibcode=1993SPIE.1739..628K|doi=10.1117/12.140532|year=1992 |title=Diamond Monochromator for High Heat Flux Synchrotron X-ray Beams|author=Khounsary, Ali M.; Smither, Robert K.; Davey, Steve; Purohit, Ankor |url=http://www.aps.anl.gov/Science/Publications/lsnotes/ls215/ls215.html|archiveurl=https://web.archive.org/web/20080917115145/http://www.aps.anl.gov/Science/Publications/lsnotes/ls215/ls215.html|archivedate=September 17, 2008|accessdate=May 5, 2009|journal=Proc. SPIE |volume=1739|pages=628–642|series=High Heat Flux Engineering|editor1-last=Khounsary|editor1-first=Ali M|last2=Smither|last3=Davey|last4=Purohit}}</ref><ref>{{cite web|author=Heartwig, J.|title=Diamonds for Modern Synchrotron Radiation Sources |url=http://www.esrf.eu/UsersAndScience/Publications/Highlights/2005/Imaging/XIO5|date=September 13, 2006 |accessdate=May 5, 2009| publisher = European Synchrotron Radiation Facility|display-authors=etal}}</ref> Алмазы полученные как по CVD процессу, так и по HPHT технологии используются для создания алмазных наковален, для изучения свойств веществ при сверхвысоких давлениях.<ref name="designerdiamond">{{cite journal| title=Magnetic susceptibility measurements at high pressure using designer diamond anvils| doi= 10.1063/1.1544084|journal=Rev. Sci. Instrum.|volume=74|year=2003|page=2467| author= Jackson, D. D.| last2= Aracne-Ruddle| first2= C.| last3= Malba| first3= V.| last4= Weir| first4= S. T.| last5= Catledge| first5= S. A.| last6= Vohra| first6= Y. K.| issue= 4|bibcode = 2003RScI...74.2467J }}</ref>

=== Электроника ===
Синтетический алмаз потенциально может использоваться как полупроводник,<ref name="semi">{{cite journal| author =Denisenko, A. and Kohn, E. |title =Diamond power devices. Concepts and limits| doi =10.1016/j.diamond.2004.12.043|journal=Diamond and Related Materials|volume=14 |year=2005|pages=491–498| issue =3–7|bibcode = 2005DRM....14..491D | last2 =Kohn }}</ref> так как может легироваться примесями из бора и фосфора. Так как эти элементы содержат больше или меньше валентных электронов, чем атомы алмаза, формируются зоны p и n проводимости, формируя pn переход. На базе такого pn перехода были построены светодиоды с длинной выходного УФ излучения 235&nbsp;нм.<ref name="koizumi">{{cite journal| title =Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction| doi = 10.1126/science.1060258| journal = Science| pmid =11397942 |volume=292| issue =5523|year=2001| pages =1899–901| last1 =Koizumi| first1 =S.| last2 =Watanabe| first2 =K| last3 =Hasegawa| first3 =M| last4 =Kanda| first4 =H|bibcode = 2001Sci...292.1899K }}</ref> Другое полезное для использовании в электронике свойство синтетического алмаза - высокая подвижность электронов которая может достигать 4500&nbsp;см<sup>2</sup>/(В·с) для электронов в монокристалле CVD алмаза.<ref name=isberg>{{cite journal |title =High Carrier Mobility in Single-Crystal Plasma-Deposited Diamond |doi = 10.1126/science.1074374 |journal =Science |pmid =12215638|volume=297 |issue =5587|year=2002|pages =1670–2 |last1 =Isberg |first1 =J. |last2 =Hammersberg |first2 =J |last3 =Johansson |first3 =E |last4 =Wikström |first4 =T |last5 =Twitchen |first5 =DJ |last6 =Whitehead |first6 =AJ |last7 =Coe |first7 =SE |last8 =Scarsbrook |first8 =GA|bibcode = 2002Sci...297.1670I }}</ref> Высокая подвижность электронов востребована в высокочастотной технике, продемонстрирована возможность создания полевого транзистора из алмаза с рабочей частотой до 50 ГГц.<ref>{{Cite journal|last=Russell|first=S. A. O.|last2=Sharabi|first2=S.|last3=Tallaire|first3=A.|last4=Moran|first4=D. A. J.|date=2012-10-01|title=Hydrogen-Terminated Diamond Field-Effect Transistors With Cutoff Frequency of 53 GHz|journal=IEEE Electron Device Letters|volume=33|issue=10|pages=1471–1473|doi=10.1109/LED.2012.2210020|bibcode=2012IEDL...33.1471R}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Ueda|first=K.|last2=Kasu|first2=M.|last3=Yamauchi|first3=Y.|last4=Makimoto|first4=T.|last5=Schwitters|first5=M.|last6=Twitchen|first6=D. J.|last7=Scarsbrook|first7=G. A.|last8=Coe|first8=S. E.|date=2006-07-01|title=Diamond FET using high-quality polycrystalline diamond with fT of 45 GHz and fmax of 120 GHz|journal=IEEE Electron Device Letters|volume=27|issue=7|pages=570–572|doi=10.1109/LED.2006.876325|bibcode=2006IEDL...27..570U}}</ref> Широкая запрещенная зона алмаза (5,5 эВ) придает отличные диэлектрические свойства. В сумме с отличными механическими свойствами, на базе алмазов построены прототипы мощных силовых транзисторов для электростанций.<ref>{{cite journal|author1=Isberg, J. |author2=Gabrysch, M. |author3=Tajani, A. |author4=Twitchen, D.J. |lastauthoramp=yes |title = High-field Electrical Transport in Single Crystal CVD Diamond Diodes|journal= Advances in Science and Technology|volume=48|year=2006|pages=73–76|doi=10.4028/www.scientific.net/AST.48.73}}</ref>

Транзисторы на основе синтетических алмазов изготовливаются в лабораториях, но до сих пор нет ни одного коммерческого устройства на их базе. Алмазные транзисторы весьма многообещающие - они могут работать при более высокой температуре, чем кремниевые, сопротивляться радиационному и механическому повреждению.<ref>{{cite journal|title =A critical review of chemical vapor-deposited (CVD) diamond for electronic applications|doi =10.1080/10408430008951119 |journal =Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences |volume= 25 |year =2000|pages = 163–277| issue= 3|last1 =Railkar|first1 =T. A.|last2 =Kang|first2 =W. P.|last3 =Windischmann|first3 =Henry|last4 =Malshe|first4 =A. P.|last5 =Naseem|first5 =H. A.|last6 =Davidson|first6 =J. L.|last7 =Brown|first7 =W. D.|bibcode = 2000CRSSM..25..163R }}</ref><ref>Salisbury, David (August 4, 2011) [http://news.vanderbilt.edu/2011/08/nanodiamond/ "Designing diamond circuits for extreme environments"], Vanderbilt University Research News. Retrieved May 27, 2015.</ref>

Синтетические алмазы уже используются в детекторах излучений. Их радиационная стойкость вкупе с широкой запрещенной зоной (5,5 эВ) делает их интересным материалом для детекторов. Выгодное отличие относительно других полупроводников - отсутствие стабильного оксида. Это делает невозможным создание КМОП структур, но зато делает возможным работу с УФ излучениями, без проблем с поглощением излучения в окисной пленке. Алмазы используются в детекторах BaBar на стенфордском линейном ускорителе.<ref name="radiation">{{cite journal|author=Bucciolini, M. |title=Diamond dosimetry: Outcomes of the CANDIDO and CONRADINFN projects|doi=10.1016/j.nima.2005.06.030|journal=Nuclear Instruments and Methods A|volume=552|year=2005|pages=189–196|last2=Borchi|first2=E|last3=Bruzzi|first3=M|last4=Casati|first4=M|last5=Cirrone|first5=P|last6=Cuttone|first6=G|last7=Deangelis|first7=C|last8=Lovik|first8=I|last9=Onori|first9=S|bibcode = 2005NIMPA.552..189B |last10=Raffaele |first10=L. |last11=Sciortino |first11=S. }}</ref> И BOLD (Blind to the Optical Light Detectors for [[Ultraviolet|VUV]] solar observations).<ref>{{cite web| url=http://bold.oma.be/ |title=Blind to the Optical Light Detectors|publisher=Royal Observatory of Belgium| accessdate= May 5, 2009}}</ref><ref>{{cite journal|title= New developments on diamond photodetector for VUV Solar Observations| journal=Semiconductor Science and Technology |volume=23|page=035026|year=2008|doi=10.1088/0268-1242/23/3/035026| issue=3|last1= Benmoussa|first1= A|last2= Soltani|first2= A|last3= Haenen|first3= K|last4= Kroth|first4= U|last5= Mortet|first5= V|last6= Barkad|first6= H A|last7= Bolsee|first7= D|last8= Hermans|first8= C|last9= Richter|first9= M|bibcode = 2008SeScT..23c5026B |last10= De Jaeger|first10= J C|last11= Hochedez|first11= J F}}</ref> Алмазные VUV детекторы использовались недавно в европейской программе [[LYRA]].

=== Ювелирные камни ===
[[File:Apollo synthetic diamond.jpg|thumb|alt=A colorless faceted gem|Бесцветный бриллиант вырезанный из алмаза выращенного по CVD технологии.]]
Синтетические алмазы ювелирного качества получают как по HPHT процессу<ref name=bars>{{cite journal|title =High pressure-high temperature growth of diamond crystals using split sphere apparatus|doi =10.1016/j.diamond.2005.09.007 |journal = Diam. Rel. Mater. |volume = 14 |year =2005|pages = 1916–1919| issue= 11–12|last1 =Abbaschian|first1 =Reza|last2 =Zhu|first2 =Henry|last3 =Clarke|first3 =Carter|bibcode = 2005DRM....14.1916A }}</ref> так и по CVD процессу<ref name=yarnell /> и они занимают около 2% рынка ювелирных алмазов.<ref>{{cite web|accessdate=August 1, 2013|url=http://www.kitco.com/ind/Zimnisky/2013-06-19-How-High-Quality-Synthetic-Diamonds-Will-Impact-the-Market.html|title=How High Quality Synthetic Diamonds Will Impact the Market|publisher=Kitco|date=July 12, 2013}}</ref> Есть предпосылки к росту доли рынка синтетических алмазов в ювелирном деле при прогрессе в технологиях их производства и снижения их стоимости.<ref name="Kitco">{{cite web | url=http://www.kitco.com/ind/Zimnisky/2015-02-10-Global-Rough-Diamond-Production-Estimated-to-Hit-Over-135M-Carats-in-2015.html | title=Global Rough Diamond Production Estimated to Hit Over 135M Carats in 2015 | website=Kitco Commentary | publisher=[[Kitco]] | date=February 10, 2015 | author=Zimnisky, Paul }}</ref> Синтетические алмазы доступны в желтом, голубом оттенках, и в частично бесцветном виде. Желтый окрас алмазу придают примеси азота, голубой - примеси бора. <ref name=burns /> Другие цвета, такие как розовый или зеленый доступны после обработки камня радиацией. <ref name=walker>{{cite journal| author= Walker, J. |title =Optical absorption and luminescence in diamond| doi= 10.1088/0034-4885/42/10/001 |journal = Rep. Prog. Phys. |volume = 42 |year =1979|pages = 1605–1659| issue= 10 | bibcode=1979RPPh...42.1605W}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1063/1.1866501|title=High-temperature annealing of optical centers in type-I diamond|year=2005|last=Collins|first=A.T.|last2=Connor|first2=A.|last3=Ly|first3=C-H.|last4=Shareef|first4=A. |last5=Spear|first5=P.M.|journal=Journal of Applied Physics|volume=97|issue=8|page=083517|bibcode=2005JAP....97h3517C}}</ref> Некоторые компании также предлагают "памятные алмазы" выращенные из пепла от кремации погибших родственников.<ref>{{cite web|accessdate=August 8, 2009 |url=https://www.reuters.com/article/2009/06/23/idUS213741+23-Jun-2009+PRN20090623 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121017015709/https://www.reuters.com/article/2009/06/23/idUS213741%2B23-Jun-2009%2BPRN20090623 |archivedate=October 17, 2012 |title=Memorial Diamonds Deliver Eternal Life |publisher=Reuters |date=June 23, 2009 |deadurl=yes |df= }}</ref>

Алмазы ювелирного качества, выращенные в лаборатории химически, физически, оптически идентичны природным. Интересы горнодобывающих компаний для защиты рынка от синтетических алмазов, продвигаются при помощи законодательных, маркетинговых мер, а также защиты дистрибуции.<ref>{{cite news|url=http://www.msnbc.msn.com/id/5431319/|title=De Beers pleads guilty in price fixing case|publisher=Associated Press via MSNBC.com|date=July 13, 2004|accessdate=May 27, 2015}}</ref><ref>{{cite news|url=https://www.washingtonpost.com/wp-dyn/articles/A48041-2004Jul13.html|title=DeBeers Pleads to Price-Fixing: Firm Pays $10&nbsp;million, Can Fully Reenter U.S.|work=Washington Post|author=Pressler, Margaret Webb |date=July 14, 2004|accessdate=November 26, 2008}}</ref> Синтетические алмазы могут быть обнаружены при помощи инфракрасной, ультрафиолетовой, рентгеновской спектроскопии. Тестер DiamondView от компании [[De Beers]] использует УФ флуоресценцию для обнаружения примесей азота, никеля и других веществ, характерных для алмазов полученных по CVD и HPHT технологии.<ref>[[#Donoghue|O'Donoghue]], p. 115</ref>

Как минимум одна лаборатория, выращивающая алмазы обьявила о том, что они маркируют свои алмазы при помощи нанесения номера лазером на камень.<ref name=yarnell>{{cite journal |last1= Yarnell|first1=Amanda|date=February 2, 2004|title= The Many Facets of Man-Made Diamonds|journal= Chemical & Engineering News|publisher= American Chemical Society|volume= 82|issue= 5|pages= 26–31|url= http://pubs.acs.org/cen/coverstory/8205/8205diamonds.html|doi= 10.1021/cen-v082n005.p026}}</ref> На сайте компании приведен пример такой маркировки в виде надписи "[[Gemesis]] created" и серийного номера с префиксом "LG" (laboratory grown).<ref>[http://gemesis.com/media/wysiwyg/ExDiamondCert.pdf Laboratory Grown Diamond Report] for Gemesis diamond, International Gemological Institute, 2007. Retrieved May 27, 2015.</ref>

В мае 2015 был поставлен рекорд - бесцветный бриллиант массой 10,02 карат вырашенный по технологии HPHT, вырезанный из заготовки массой 32,2 карат, выращиваемой в течении 300 часов. <ref>[http://www.jckonline.com/2015/05/27/company-grows-10-carat-synthetic-diamond Company Grows 10 Carat Synthetic Diamond]. Jckonline.com (May 27, 2015). Retrieved on 2015-09-01.</ref>

Традиционная алмазодобыча упрекается за нарушение прав человека в Африке и в других местах.В 2006 голливудский фильм ''[[Blood Diamond (film)|Blood Diamond]]'' помог публичной огласке ситуации. Потребительский спрос на синтетические алмазы вырос, так как синтетические алмазы не только дешевле, но и этически более приемлемы.<ref>Murphy, Hannah; Biesheuvel, Thomas; Elmquist, Sonja (August 27, 2015) "Want to Make a Diamond in Just 10 Weeks? Use a Microwave", ''Businessweek''.</ref>

Согласно отчету Gem & Jewellery Export Promotional Council, синтетические алмазы составляли 0,28% всего обьема алмазов произведенных для ювелирного рынка.<ref>{{cite web|title=Synthetic Diamonds – Promoting Fair Trade|url=http://www.gjepc.org/admin/PressRelease/8826_Press%20Release%20-%20Synthetics%20-%206Jun14.pdf|website=gjepc.org|publisher=The Gem & Jewellery Export Promotion Council|accessdate=12 February 2016}}</ref> Лабораторно выращенные алмазы продаются в США под торговыми марками Pure Grown Diamonds (также известные как [[Gemesis]]) и Lab Diamonds Direct; а в великобритании Nightingale online jewellers.<ref>{{cite web|title=Shine Bright Like a Diamond: Nightingales |url=http://www.oneandother.com/news/992-shine-bright-like-a-diamond-nightingales |website=oneandother.com |publisher=One&Other |accessdate=12 February 2016 |deadurl=bot: unknown |archiveurl=https://web.archive.org/web/20160215202834/http://www.oneandother.com/news/992-shine-bright-like-a-diamond-nightingales |archivedate=February 15, 2016 |df= }}</ref>

Синтетические алмазы стоят на 15-20% меньше природных, но ожидается снижение цены за счет совершенствования технологии.<ref name="MJ_2017">{{cite web | url=http://www.mining-journal.com/commodities/diamonds/a-new-diamond-industry/ | title= A New Diamond Industry | website=Mining Journal (London) | publisher=[[The Mining Journal (trade magazine)]] | date=January 9, 2017 | author=Zimnisky, Paul }}</ref>


== Примечания ==
== Примечания ==

Версия от 13:12, 31 декабря 2017

Несколько синтетических алмазов (HPHT).

Синтетические алмазы или искусственные алмазы (также известные как алмазы, созданные в лаборатории или лабораторно выращенные алмазы) — это алмазы, получаемые в результате искусственного процесса, в отличие от натуральных алмазов, создаваемых в результате геологических процессов. Синтетические алмазы также широко известны под именами HPHT-алмазы или CVD-алмазы, названные так в честь двух популярных методов производства синтетических алмазов. HPHT расшифровывается как ''высокие давление и температура (high-pressure high-temperature), а CVD — химическое осаждение из пара (chemical vapor deposition, CVD-процесс)[1].

Термин синтетические считается достаточно неудачным. Федеральная торговая комиссия США предложила альтернативные термины: выращенные в лаборатории, созданные в лаборатории, и созданные [название_производителя]. По их словам, эти термины «будут точнее выражать происхождение камня», так как термин синтетические обычно ассоциируется у потребителей с продуктами, имитирующими оригинал, тогда как произведенные искусственно алмазы являются аутентичными (то есть чистым углеродом, кристаллизованным в трехмерной изотропической форме).[2]

Множество заявлений о синтезе алмазов были задокументированы между 1879 и 1928 годами; большинство этих заявлений были тщательно проанализированы, но ни одно из них так и не подтвердилось. В 1939 году советский учёный Овсей Лейпунский вычислил необходимые для успешного исхода опытов величины давления: минимум 60 000 атмосфер[3]. В 1940-х в США, Швеции и СССР начались систематические исследования по выращиванию алмазов с помощью методов CVD и HPHT. Эти два метода и по сей день доминируют в производстве синтетических алмазов.

Впервые воспроизводимый синтез был выполнен в 1953 году: шведский учёный Балтазар Платен сконструировал установку, в которой кубический образец сжимался шестью поршнями с разных сторон. 15 сентября 1953 года на ней были получены первые в мире искусственные алмазы.[4]

Третий метод, известный как синтез с подрывом, стал использоваться в конце 1990-х. В основе данного метода лежит образование нанометровых песчинок алмаза, при подрыве взрывчатки, содержащей углерод. Четвёртый метод базируется на обработке графита высокомощным ультразвуком — он был продемонстрирован в лабораторных условиях, но пока не снискал коммерческого успеха.

Около 97% алмазов (по весу), используемых в промышленности — синтетические.[5]

Технологии производства

Для производства искуственных алмазов используется несколько технологий. Исторически первый, и основной на сегодня благодаря относительно невысокой стоимости - использование высокого давления и высокой температуры (high pressure high temperature - HPHT). Оборудование для этого метода - многотонные прессы, которые могут развивать давление до 5 ГПа при 1500 °C. Второй метод - химическое осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition - CVD) - когда над подложкой создается плазма из атомов углерода, из которой атомы постепенно конденсируются на поверхность образуя алмаз. Третий метод использует формирование наноразмерных алмазов при помощи ударной волны от взрывчатки.[6][7][8]

Высокое давление, высокая температура

Схематичный рисунок пресса для получения алмазов.
Схематичый рисунок пресса

В HPHT методе использьзуются три вида компоновки прессов - ленточный пресс, кубический пресс и пресс с разрезной сферой. Затравки алмазов помещаются на дно капсулы, помещаемой в пресс. В прессе под давлением капсулу нагревают до температуры выше 1400 °C и металл-растворитель плавится. Расплавленный металл растворяет углерод, также заложенный в капсулу и позволяет перемещаться атомам углерода к затравкам, благодаря чему затравки растут формируя большие алмазы.[9]

В оригинальном изобретении GE сделанном Трейси Холлом (Tracy Hall) использовался ленточный пресс, где верхняя и нижняя наковальни сдавливали цилиндрическую ячейку. Давление внутри ячейки в радиальном направлении поддерживалось за счет пояса из предварительно напряженных стальных лент, опоясывающих цилиндрическую капсулу. Наковальни также служили электродами, пропускающими ток через сжимаемую касулу. Некоторые варианты этого пресса используют гидравлическое давление вместо стальных лент для поддержания давления в радиальном направлении. [9] Ленточные прессы все еще используются, но имеют значительно большие габариты, нежели оригинальная конструкция.[10]

Второй тип прессов - кубические. Они используют шесть наковален для сжатия рабочего обьема имеющего форму куба.[11] Первым варинатом пресса с несколькими наковальнями был пресс - тетраэдр сжимающий рабочий обьем при помощи четырех наковален. [12] Кубические прессы появились очень быстро, как результат попыток увеличить рабочий обьем по сравнению с ленточными прессами. Кубические прессы как правило имеют меньшие габариты по сравнению с ленточными, и быстрее выходят на рабочие режимы по давлению и температуре, необходимые для получения синтетических алмазов. Тем не менее кубические прессы не так просто увеличить для увеличения рабочего обьема. Увеличение рабочего обьема повлечет увеличение размера наковален, которое повлечет увеличение силы, прикладываемой к наковальне для получения прежнего давления. Возможным решением может быть уменьшение отношения наружной и внутренней площади наковальни, за счет использования рабочего обьема иной формы, например додекаэдра. Но такие прессы будут сложнее и дороже в производстве.[11]

A schematic drawing of a vertical cross-section through a BARS press: the synthesis capsule is surrounded by four tungsten carbide inner anvils. Those inner anvils are compressed by four outer steel anvils. The outer anvils are held a disk barrel and are immersed in oil. A rubber diaphragm is placed between the disk barrel and the outer anvils to prevent oil from leaking
Схема системы BARS

Третий, наиболее совершенный тип прессов для выращивания алмазов - БАРС (БАРС = Беспрессовая Аппаратура высокого давления "Разрезная Сфера"). Разработанн в 1989-1991 учеными из Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева сибирского отделения РАН. Прессы этой конструкции наиболее компактные, эффективные, экономичные из всех установок для выращивания алмазов. В центр устройства помещается керамическая цилиндрическая капсула обьемом около 2 см3 в которой производится выращивание. Капсула окружается передающей давление керамикой на базе пирофиллита, которая сжимается пуасонами первой ступени из твердого материала, например карбида вольфрама или сплава ВК10. [13] Восьмигранная сборка пуасонов первой ступени сжимается при помощи восьми стальных пуасонов второй ступени. После сборки конструкция заключается между двух полусфер диаметром около метра, фиксируемых вместе полумуфтами. Зазор между полусферами и стальными пуасонами заполняется гидравлическим маслом под давлением, передавая усилие через пуасоны к капсуле. Капсула нагревается при помощи встроенного коаксиального графитового нагревателя, а температура контролируется при помощи термопары.[14]

Химическое осаждение из газовой фазы

Алмазный монокристаллический диск полученный по технологии химического осаждения из газовой фазы.

Химическое осаждение из газовой фазы это метод получения алмазов, в котором алмаз растет за счет осаждения углерода на затравку из водород-угдеродной газовой смеси. Данный способ активно прорабатывался научными группами в мире с 1980х. В то время как HPHT процесс используется в промышленности для серийного производства алмазов, простота и гибкость CVD технологии обусловила популярность этого метода в лабораториях. При выращивании алмазов по технологии осаждения из газовой фазы можно тонко контролирвоать химический состав включений в итоговый продукт, выращивать алмазные пленки на заготовках большой площади. В отличии от HPHT, CVD процесс не требует высокого давления - процесс роста происходит при давлениях менее 27 кПа.[6][15]

CVD процесс включает в себя подготовку подложки, заполнение рабочей камеры смесью газов и их последующее возбуждение. Процесс подготовки подложки включает в себя поиск подходящего материала и правильная ориентация его кристаллографической плоскости, его очистка, часто включает в себя шлифовку алмазными порошками, подбор оптимальной температуры подложки (около 800 °C). Газовая атмосфера всегда содержит источник углерода (обычно метан) и водород, часто в соотношении 1 к 99. Водород необходим, так как селективно травит углерод в не алмазном состоянии. Газовая смесь в рабочей камере ионизируется для образования химически активных радикалов при помощи микроволнового излучения, электрической дуги, лазером или каким либо другим способом.

В процессе роста, материал рабочей камеры может протравливаться плазмой, что приводит к загрязнению растущего алмаза. Так CVD алмазы очень часто содержат загрязнения из кремния от смотровых окон рабочей камеры..[16] По этой причине в конструкциях рабочих камер избегают кварцевых окошек или выносят их подальше от подложки. Также наличие следовых количеств бора делает невозможным выращивание чистых алмазов.[6][15][17]

Детонация взрывчатки

An image resembling a cluster of grape where the cluster consists of nearly spherical particles of 5-nm diameter
Electron micrograph (TEM) of detonation nanodiamond
Основная статья: Detonation nanodiamond

Алмазные нанокристаллы (5 нм) в диаметре могут быть сформированы при детонации подходящей углерод-содержащей взрывчатки в металлической камере. Во воремя взрыва создается высокое давление и высокая температура, которой достаточно для превращения углерода из взрывчатки в алмаз. Сразу после взрыва камеру со взрывчаткой погружают в воду, это подавляет переход алмазов в более стабильный графит.[18] В одном из вариантов этой технологии металлическая трубка заполняется порошком графита и помещается внутрь камеры заполненной взрывчаткой. Нагрев и давление, развиваемое от взрыва достаточно для превращения графита в алмаз.[19] Финальный продукт всегда заключен в графите и других не алмазных формах графита, поэтому требует длительного кипячения в азотной кислоте (около суток при 250 °C) для извлечения.[7] Полученные таким образом алмазные поршки используются в основном как абразив. Основные производители - Китай, Россия, Беларуссия. Поступление на рынок в больших количествах началось приблизительно с начала 2000х.[20]

Ультразвуковая кавитация

Алмазнае кристаллы микронного размера могут быть получены при нормальных условиях в суспензии графита в органическом растворителе при поздействии ультразвуковой кавитации. В алмазы превращается до 10% исходного графита. Себестоимость получения алмазов таким способом сопоставима с HPHT процессом, но качество получаемых алмазов заметно хуже. Эта методика синтеза алмазов очень простая, но результаты были получены всего двумя научными группами и методика пока не имеет промышленного воплощения. На процесс влияет множество параметров, включая подготовку графитовой суспензии, подбор растворителя, источника и режима ультразвуковых колебаний, оптимизация которых может значительно улучшить и удешевить эту технологию получения алмазов.[8][21]


Свойства

Традиционно, отсутствие кристаллических дефектов - важнейший показатель качества алмаза. Чистота и отсутствие дефектов делают алмаз прозрачным, чистым, а вкупе с его твердостью, химической стойкостью, высокой оптической дисперсией делают алмаз популярным ювелирным камнем. Высокая теплопроводность алмаза важное качество для технических применений. Если высокая оптическая дисперсия характерна для всех алмазов, то остальные его качества зависят от того, в каких суловиях он был сделан.[22]

Кристаллическая структура

Алмаз может быть одним большим кристаллом (монокристалл), а может состоять из множества сросшихся кристалликов (поликристалл). Большие, бездефектные монокристаллы алмаза обычно пользуются спросом как ювелирные камни. Поликристаллические алмазы, состоящие из множества зерен, хорошо видимых по рассеянию и поглощению света невооруженным глазом, используются в промышленности как режущий инструмент. Поликристаллические алмазы часто классифицируют по среднему размеру зерна в кристалле, который может варьироваться от нанометров до микрометров.[23]

Твердость

Синтетические алмазы - самое твердое вещество из известных,[24] если под твердостью понимать сопротивление вдавливанию. Твердость синтетических алмазов зависит от чистоты, наличия дефектов в кристаллической решетке и ее ориентации, достигая макимсальной в направлении 111.[25] Твердость нанокристаллических алмазов полученных в CVD процессе может составлять от 30% до 70% от твердости монокристалла алмаза, и контролируется в процессе выращивания в зависимости от требуемого. Некоторые синтетические монокристаллы алмаза и HPHT нанокристаллические алмазы тверже всех известных природных алмазов. [24][26][27]

Примеси и включения

Каждый алмаз содержит примеси из атомов отличных от углерода в количествах, достаточных для определения аналитическими методами. Атомы примесей могут собираться в макрокличества, формируя включения. Примесей обычно избегают, но они могут быть введены намеренно для изменения определнных свойств алмаза. Выращиевание алмазов в жидкой среде из металла-растворителя приводит к формированию примесей из переходных металлов (Никель, железо, кобальт) которые влияют на электронные свойства алмаза.[28][29]

Чистый алмаз является диэлектриком, но небольшая добавка бора делает его электрическим проводником, и даже при некоторых условиях - сверхпроводником,[30] что позволяет использовать его в электронных приложениях. Включения азота препятствует движению дислокаций в кристалличскй решетке и увеличивает ее напряженность, тем самым повышая твердость и вязкость.[31]

Теплопроводность

В отличии от большинства изоляторов, алмаз имеет хорошую теплопроводность из-за сильных ковалентных связей в кристалле. Теплопроводность чистого алмаза наиболее высокая из всех известных. Монокристалл синтетического алмаза состоящий из неизвестный элемент Carbon. (99.9%) изотопа имеет теплопроводность 30 Вт/см·K при комнатной температуре, что в 7,5 раз больше меди. У природных кристаллов алмаза теплопроволность на 1,1% ниже из-за примеси изотопа неизвестный элемент Carbon. , вносящего искажения в кристаллическую решетку.[32]

Теплопроводность алмаза используется ювелирами для отделения алмазов от их иммитаций. Камня касаются специальным медным щупом, имеющем на конце миниатюрный нагреватель и термодатчик. Если алмаз настоящий, он быстро отведет тепло от нагреателя, что вызовет заметное падение температуры, фиксируемое термодатчиком. Такой тест занимает всего 2-3 секунды.[33]

Применение

Режущий инструмент

A polished metal slab embedded with small diamonds
Алмазы на пластинах шлифовального диска

Большинство промышленных применений синтетических алмазов связаны именно с их твердостью - в качестве сверхтвердого режущего инструмента, абразивных порошков, полировальных паст. Благодаря твердости, превосходящих любой известный материал алмазы используются для шлифовки любых материалов, даже при огранке самих алмазов.[34] Это самая большая по обьему ниша использования алмазов в промышленности. Хоть природные алмазы тоже могут использоваться для этих целей, синтетические полученные по HPHT процессу популярнее в силу большей однородности свойств и меньшему разбросу параметров. Алмазы не пригодны для высокоскоростной обработки стали - при высоких температурах в месте реза, углерод из алмаза растворяется в железе, что приводит к ускоренному износу инстурмента. Для высокоскоростной обработки сталей используют другие сплавы (ВК8, кубический нитрид бора и т.д.)[35]

Обычно алмазный инструмент имеет спеченное покрытие, в котором микронные зерна алмаза диспергированы в металлической матрице (обычно кобальт). По мере износа металлическая матрица обнажает все новые и новые зерна алмаза. Не смотря на работы на протяжении предыдущих пятнадцати лет по покрытию инструмента алмазным и алмазоподобным слоем (DLC) при помощи CVD процесса, эта технология не смогла существенно вытеснить классические поликристаллические зерна алмаза в металлической матрице в инструменте.[36]

Теплопроводники

Большинство материалов с высокой теплопроводностью обладает также хорошей электропроводностью. Особняком выделяется алмаз, не смотря на огромную теплопроводность он обладает незначительной электропроводностью. Это сочетание свойств позволяет использовать алмаз как теплоотвод для мощных лазерных диодов, лазерных массивов или мощных транзисторов. Эффективный отвот тепла увеличивает срок службы электронных устройств, а дороговизна ремонта и замены таких устройств компенсирует дороговизну от использования алмазов в конструкции теплоотвода.[37] In semiconductor technology, synthetic diamond heat spreaders prevent silicon and other semiconducting materials from overheating.[38]

Оптические материалы

Алмаз твердый, химически инертный, обладает высокой теплопроводностью при невысоком линейном коэффиценте расширения, что делает его идеальным материалом для окон вывода инфракрасного и микроволнового излучения. Синтетический алмаз стал вытеснять селенид цинка в качестве выходных окон в мощных CO2 лазерах.[39] and gyrotrons. Those synthetic polycrystalline diamond windows are shaped as disks of large diameters (about 10 cm for gyrotrons) and small thicknesses (to reduce absorption) and can only be produced with the CVD technique.[40][41] Единичные кристаллы в виде пластинок размером до 10 мм становятся важными в использовании в некоторых оптических приложениях, включая теплораспределители в лазерных резонаторах, дифракционной оптике и рабочее тело оптических усилителей в рамановских лазерах.[42] Recent advances in the HPHT and CVD synthesis techniques have improved the purity and crystallographic structure perfection of single-crystalline diamond enough to replace silicon as a diffraction grating and window material in high-power radiation sources, such as synchrotrons.[43][44] Алмазы полученные как по CVD процессу, так и по HPHT технологии используются для создания алмазных наковален, для изучения свойств веществ при сверхвысоких давлениях.[45]

Электроника

Синтетический алмаз потенциально может использоваться как полупроводник,[46] так как может легироваться примесями из бора и фосфора. Так как эти элементы содержат больше или меньше валентных электронов, чем атомы алмаза, формируются зоны p и n проводимости, формируя pn переход. На базе такого pn перехода были построены светодиоды с длинной выходного УФ излучения 235 нм.[47] Другое полезное для использовании в электронике свойство синтетического алмаза - высокая подвижность электронов которая может достигать 4500 см2/(В·с) для электронов в монокристалле CVD алмаза.[48] Высокая подвижность электронов востребована в высокочастотной технике, продемонстрирована возможность создания полевого транзистора из алмаза с рабочей частотой до 50 ГГц.[49][50] Широкая запрещенная зона алмаза (5,5 эВ) придает отличные диэлектрические свойства. В сумме с отличными механическими свойствами, на базе алмазов построены прототипы мощных силовых транзисторов для электростанций.[51]

Транзисторы на основе синтетических алмазов изготовливаются в лабораториях, но до сих пор нет ни одного коммерческого устройства на их базе. Алмазные транзисторы весьма многообещающие - они могут работать при более высокой температуре, чем кремниевые, сопротивляться радиационному и механическому повреждению.[52][53]

Синтетические алмазы уже используются в детекторах излучений. Их радиационная стойкость вкупе с широкой запрещенной зоной (5,5 эВ) делает их интересным материалом для детекторов. Выгодное отличие относительно других полупроводников - отсутствие стабильного оксида. Это делает невозможным создание КМОП структур, но зато делает возможным работу с УФ излучениями, без проблем с поглощением излучения в окисной пленке. Алмазы используются в детекторах BaBar на стенфордском линейном ускорителе.[54] И BOLD (Blind to the Optical Light Detectors for VUV solar observations).[55][56] Алмазные VUV детекторы использовались недавно в европейской программе LYRA.

Ювелирные камни

A colorless faceted gem
Бесцветный бриллиант вырезанный из алмаза выращенного по CVD технологии.

Синтетические алмазы ювелирного качества получают как по HPHT процессу[57] так и по CVD процессу[58] и они занимают около 2% рынка ювелирных алмазов.[59] Есть предпосылки к росту доли рынка синтетических алмазов в ювелирном деле при прогрессе в технологиях их производства и снижения их стоимости.[60] Синтетические алмазы доступны в желтом, голубом оттенках, и в частично бесцветном виде. Желтый окрас алмазу придают примеси азота, голубой - примеси бора. [61] Другие цвета, такие как розовый или зеленый доступны после обработки камня радиацией. [62][63] Некоторые компании также предлагают "памятные алмазы" выращенные из пепла от кремации погибших родственников.[64]

Алмазы ювелирного качества, выращенные в лаборатории химически, физически, оптически идентичны природным. Интересы горнодобывающих компаний для защиты рынка от синтетических алмазов, продвигаются при помощи законодательных, маркетинговых мер, а также защиты дистрибуции.[65][66] Синтетические алмазы могут быть обнаружены при помощи инфракрасной, ультрафиолетовой, рентгеновской спектроскопии. Тестер DiamondView от компании De Beers использует УФ флуоресценцию для обнаружения примесей азота, никеля и других веществ, характерных для алмазов полученных по CVD и HPHT технологии.[67]

Как минимум одна лаборатория, выращивающая алмазы обьявила о том, что они маркируют свои алмазы при помощи нанесения номера лазером на камень.[58] На сайте компании приведен пример такой маркировки в виде надписи "Gemesis created" и серийного номера с префиксом "LG" (laboratory grown).[68]

В мае 2015 был поставлен рекорд - бесцветный бриллиант массой 10,02 карат вырашенный по технологии HPHT, вырезанный из заготовки массой 32,2 карат, выращиваемой в течении 300 часов. [69]

Традиционная алмазодобыча упрекается за нарушение прав человека в Африке и в других местах.В 2006 голливудский фильм Blood Diamond помог публичной огласке ситуации. Потребительский спрос на синтетические алмазы вырос, так как синтетические алмазы не только дешевле, но и этически более приемлемы.[70]

Согласно отчету Gem & Jewellery Export Promotional Council, синтетические алмазы составляли 0,28% всего обьема алмазов произведенных для ювелирного рынка.[71] Лабораторно выращенные алмазы продаются в США под торговыми марками Pure Grown Diamonds (также известные как Gemesis) и Lab Diamonds Direct; а в великобритании Nightingale online jewellers.[72]

Синтетические алмазы стоят на 15-20% меньше природных, но ожидается снижение цены за счет совершенствования технологии.[73]

Примечания

  1. ↑ Дмитрий Мамонтов Место рождения алмазов // Популярная механика. — 2016. — № 5. — С. 60—63. — URL: http://www.popmech.ru/technologies/237923-kak-vyrashchivayut-krupneyshie-v-mire-almazy-sdelano-v-rossii/
  2. ↑ 16 °C.F.R. Part 23: Guides For The Jewelry, Precious Metals, and Pewter Industries: Federal Trade Commission Letter Declining To Amend The Guides With Respect To Use Of The Term «Cultured», Федеральная торговая комиссия США, 21 июля, 2008.
  3. ↑ Сергей Волков. На столе лежал алмаз… // Техника — молодёжи : журнал. — 1986. — Май. — С. 9. — ISSN 0320-331X.
  4. ↑ Сергей Волков. На столе лежал алмаз… // Техника — молодёжи : журнал. — 1986. — Май. — С. 9—10. — ISSN 0320-331X.
  5. ↑ Donald W. Olson. 21.2 Diamond, industrial (англ.). 2011 Minerals Yearbook. USGS (март 2013). — «synthetic diamond accounted for about 97% by weight of the industrial diamond used in the united states and about 97% by weight of the industrial diamond used in the world during 2011». Дата обращения: 17 октября 2013.
  6. ↑ 1 2 3 Werner, M; Locher, R (1998). "Growth and application of undoped and doped diamond films". Rep. Prog. Phys. 61 (12): 1665—1710. Bibcode:1998RPPh...61.1665W. doi:10.1088/0034-4885/61/12/002.
  7. ↑ 1 2 Osawa, E (2007). "Recent progress and perspectives in single-digit nanodiamond". Diamond and Related Materials. 16 (12): 2018—2022. Bibcode:2007DRM....16.2018O. doi:10.1016/j.diamond.2007.08.008.
  8. ↑ 1 2 Galimov, É. M.; Kudin, A. M.; Skorobogatskii, V. N.; Plotnichenko, V. G.; Bondarev, O. L.; Zarubin, B. G.; Strazdovskii, V. V.; Aronin, A. S.; Fisenko, A. V.; Bykov, I. V.; Barinov, A. Yu. (2004). "Experimental Corroboration of the Synthesis of Diamond in the Cavitation Process". Doklady Physics. 49 (3): 150—153. Bibcode:2004DokPh..49..150G. doi:10.1134/1.1710678.
  9. ↑ 1 2 HPHT synthesis. International Diamond Laboratories. Дата обращения: 5 мая 2009.
  10. ↑ Barnard, p. 150
  11. ↑ 1 2 Ito, E. Multianvil cells and high-pressure experimental methods, in Treatise of Geophysics / G. Schubert. — Elsevier, Amsterdam, 2007. — Vol. 2. — P. 197–230. — ISBN 0-8129-2275-1.
  12. ↑ Hall, H. T. (1958). "Ultrahigh-Pressure Research: At ultrahigh pressures new and sometimes unexpected chemical and physical events occur". Science. 128 (3322): 445—9. Bibcode:1958Sci...128..445H. doi:10.1126/science.128.3322.445. JSTOR 1756408. PMID 17834381.
  13. ↑ Loshak, M. G.; Alexandrova, L. I. (2001). "Rise in the efficiency of the use of cemented carbides as a matrix of diamond-containing studs of rock destruction tool". Int. J. Refractory Metals and Hard Materials. 19: 5—9. doi:10.1016/S0263-4368(00)00039-1. {{cite journal}}: Неизвестный параметр |lastauthoramp= игнорируется (|name-list-style= предлагается) (справка)
  14. ↑ Pal'Yanov, N.; Sokol, A.G.; Borzdov, M.; Khokhryakov, A.F. (2002). "Fluid-bearing alkaline carbonate melts as the medium for the formation of diamonds in the Earth's mantle: an experimental study". Lithos. 60 (3—4): 145—159. Bibcode:2002Litho..60..145P. doi:10.1016/S0024-4937(01)00079-2.
  15. ↑ 1 2 Koizumi, S. Physics and Applications of CVD Diamond / Koizumi, S., Nebel, C. E., Nesladek, M.. — Wiley VCH, 2008. — P. 50; 200–240. — ISBN 3-527-40801-0.
  16. ↑ Barjon, J.; Rzepka, E.; Jomard, F.; Laroche, J.-M.; Ballutaud, D.; Kociniewski, T.; Chevallier, J. (2005). "Silicon incorporation in CVD diamond layers". Physica Status Solidi (a). 202 (11): 2177—2181. Bibcode:2005PSSAR.202.2177B. doi:10.1002/pssa.200561920.
  17. ↑ State-of-the-Art Program on Compound Semiconductors XXXIX and Nitride and Wide Bandgap Semiconductors for Sensors, Photonics and Electronics IV: proceedings of the Electrochemical Society / Kopf, R. F.. — The Electrochemical Society, 2003. — Vol. 2003–2011. — P. 363. — ISBN 1-56677-391-1.
  18. ↑ Iakoubovskii, K.; Baidakova, M.V.; Wouters, B.H.; Stesmans, A.; Adriaenssens, G.J.; Vul', A.Ya.; Grobet, P.J. (2000). "Structure and defects of detonation synthesis nanodiamond" (PDF). Diamond and Related Materials. 9 (3—6): 861—865. Bibcode:2000DRM.....9..861I. doi:10.1016/S0925-9635(99)00354-4.
  19. ↑ Decarli, P. and Jamieson, J.; Jamieson (June 1961). "Formation of Diamond by Explosive Shock". Science. 133 (3467): 1821—1822. Bibcode:1961Sci...133.1821D. doi:10.1126/science.133.3467.1821. PMID 17818997.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  20. ↑ Dolmatov, V. Yu. (2006). "Development of a rational technology for synthesis of high-quality detonation nanodiamonds". Russian Journal of Applied Chemistry. 79 (12): 1913—1918. doi:10.1134/S1070427206120019.
  21. ↑ Khachatryan, A.Kh.; Aloyan, S.G.; May, P.W.; Sargsyan, R.; Khachatryan, V.A.; Baghdasaryan, V.S. (2008). "Graphite-to-diamond transformation induced by ultrasonic cavitation". Diam. Relat. Mater. 17 (6): 931—936. Bibcode:2008DRM....17..931K. doi:10.1016/j.diamond.2008.01.112.
  22. ↑ Spear and Dismukes, pp. 308–309
  23. ↑ Zoski, Cynthia G. Handbook of Electrochemistry. — Elsevier, 2007. — P. 136. — ISBN 0-444-51958-0.
  24. ↑ 1 2 Blank, V.; Popov, M.; Pivovarov, G.; Lvova, N.; Gogolinsky, K.; Reshetov, V. (1998). "Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: comparison with diamond on hardness and wear" (PDF). Diamond and Related Materials. 7 (2—5): 427—431. Bibcode:1998DRM.....7..427B. doi:10.1016/S0925-9635(97)00232-X. Архивировано (PDF) 21 июля 2011.
  25. ↑ Neves, A. J. Properties, Growth and Applications of Diamond / Neves, A. J., Nazaré, M. H.. — IET, 2001. — P. 142–147. — ISBN 0-85296-785-3.
  26. ↑ Sumiya, H. (2005). "Super-hard diamond indenter prepared from high-purity synthetic diamond crystal". Rev. Sci. Instrum. 76 (2): 026112–026112–3. Bibcode:2005RScI...76b6112S. doi:10.1063/1.1850654.
  27. ↑ Yan, Chih-Shiue; Mao, Ho-Kwang; Li, Wei; Qian, Jiang; Zhao, Yusheng; Hemley, Russell J. (2005). "Ultrahard diamond single crystals from chemical vapor deposition". Physica Status Solidi (a). 201 (4): R25. Bibcode:2004PSSAR.201R..25Y. doi:10.1002/pssa.200409033.
  28. ↑ Larico, R.; Justo, J. F.; Machado, W. V. M.; Assali, L. V. C. (2009). "Electronic properties and hyperfine fields of nickel-related complexes in diamond". Phys. Rev. B. 79 (11): 115202. arXiv:1208.3207. Bibcode:2009PhRvB..79k5202L. doi:10.1103/PhysRevB.79.115202.
  29. ↑ Assali, L. V. C.; Machado, W. V. M.; Justo, J. F. (2011). "3d transition metal impurities in diamond: electronic properties and chemical trends". Phys. Rev. B. 84 (15): 155205. arXiv:1307.3278. Bibcode:2011PhRvB..84o5205A. doi:10.1103/PhysRevB.84.155205.
  30. ↑ Ekimov, E. A.; Sidorov, V. A.; Bauer, E. D.; Mel'Nik, N. N.; Curro, N. J.; Thompson, J. D.; Stishov, S. M. (2004). "Superconductivity in diamond" (PDF). Nature. 428 (6982): 542—5. arXiv:cond-mat/0404156. Bibcode:2004Natur.428..542E. doi:10.1038/nature02449. PMID 15057827.
  31. ↑ Catledge, S. A.; Vohra, Yogesh K. (1999). "Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown using high-methane concentrations". Journal of Applied Physics. 86: 698. Bibcode:1999JAP....86..698C. doi:10.1063/1.370787.
  32. ↑ Wei, Lanhua; Kuo, P.; Thomas, R.; Anthony, T.; Banholzer, W. (1993). "Thermal conductivity of isotopically modified single crystal diamond". Phys. Rev. Lett. 70 (24): 3764—3767. Bibcode:1993PhRvL..70.3764W. doi:10.1103/PhysRevLett.70.3764. PMID 10053956.
  33. ↑ Wenckus, J. F. (December 18, 1984) "Method and means of rapidly distinguishing a simulated diamond from natural diamond" U.S. Patent 4 488 821
  34. ↑ Holtzapffel, C. Turning And Mechanical Manipulation. — Holtzapffel, 1856. — P. 176–178. — ISBN 1-879335-39-5.
  35. ↑ Coelho, R.T.; Yamada, S.; Aspinwall, D.K.; Wise, M.L.H. (1995). "The application of polycrystalline diamond (PCD) tool materials when drilling and reaming aluminum-based alloys including MMC". International Journal of Machine Tools and Manufacture. 35 (5): 761—774. doi:10.1016/0890-6955(95)93044-7.
  36. ↑ Ahmed, W.; Sein, H.; Ali, N.; Gracio, J.; Woodwards, R. (2003). "Diamond films grown on cemented WC-Co dental burs using an improved CVD method". Diamond and Related Materials. 12 (8): 1300—1306. Bibcode:2003DRM....12.1300A. doi:10.1016/S0925-9635(03)00074-8.
  37. ↑ Sakamoto, M.; Endriz, J. G.; Scifres, D. R. (1992). "120 W CW output power from monolithic AlGaAs (800 nm) laser diode array mounted on diamond heatsink". Electronics Letters. 28 (2): 197—199. doi:10.1049/el:19920123. {{cite journal}}: Неизвестный параметр |lastauthoramp= игнорируется (|name-list-style= предлагается) (справка)
  38. ↑ Ravi, Kramadhati V. et al. (August 2, 2005) "Diamond-silicon hybrid integrated heat spreader" U.S. Patent 6 924 170
  39. ↑ Harris, D. C. Materials for infrared windows and domes: properties and performance. — SPIE Press, 1999. — P. 303–334. — ISBN 0-8194-3482-5.
  40. ↑ "The diamond window for a milli-wave zone high power electromagnetic wave output". New Diamond. 15: 27. 1999. ISSN 1340-4792.
  41. ↑ Nusinovich, G. S. Introduction to the physics of gyrotrons. — JHU Press, 2004. — P. 229. — ISBN 0-8018-7921-3.
  42. ↑ Mildren, Richard P.; Sabella, Alexander; Kitzler, Ondrej; Spence, David J. and McKay, Aaron M. Ch. 8 Diamond Raman Laser Design and Performance // Optical Engineering of Diamond / Mildren, Rich P. and Rabeau, James R.. — Wiley. — P. 239–276. — ISBN 978-352764860-3. — doi:10.1002/9783527648603.ch8.
  43. ↑ Khounsary, Ali M.; Smither, Robert K.; Davey, Steve; Purohit, Ankor; Smither; Davey; Purohit (1992). Khounsary, Ali M (ed.). "Diamond Monochromator for High Heat Flux Synchrotron X-ray Beams". Proc. SPIE. High Heat Flux Engineering. 1739: 628—642. Bibcode:1993SPIE.1739..628K. doi:10.1117/12.140532. Архивировано 17 сентября 2008. Дата обращения: 5 мая 2009.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  44. ↑ Heartwig, J. Diamonds for Modern Synchrotron Radiation Sources. European Synchrotron Radiation Facility (13 сентября 2006). Дата обращения: 5 мая 2009.
  45. ↑ Jackson, D. D.; Aracne-Ruddle, C.; Malba, V.; Weir, S. T.; Catledge, S. A.; Vohra, Y. K. (2003). "Magnetic susceptibility measurements at high pressure using designer diamond anvils". Rev. Sci. Instrum. 74 (4): 2467. Bibcode:2003RScI...74.2467J. doi:10.1063/1.1544084.
  46. ↑ Denisenko, A. and Kohn, E.; Kohn (2005). "Diamond power devices. Concepts and limits". Diamond and Related Materials. 14 (3—7): 491—498. Bibcode:2005DRM....14..491D. doi:10.1016/j.diamond.2004.12.043.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (множественные имена: authors list) (ссылка)
  47. ↑ Koizumi, S.; Watanabe, K; Hasegawa, M; Kanda, H (2001). "Ultraviolet Emission from a Diamond pn Junction". Science. 292 (5523): 1899—901. Bibcode:2001Sci...292.1899K. doi:10.1126/science.1060258. PMID 11397942.
  48. ↑ Isberg, J.; Hammersberg, J; Johansson, E; Wikström, T; Twitchen, DJ; Whitehead, AJ; Coe, SE; Scarsbrook, GA (2002). "High Carrier Mobility in Single-Crystal Plasma-Deposited Diamond". Science. 297 (5587): 1670—2. Bibcode:2002Sci...297.1670I. doi:10.1126/science.1074374. PMID 12215638.
  49. ↑ Russell, S. A. O.; Sharabi, S.; Tallaire, A.; Moran, D. A. J. (2012-10-01). "Hydrogen-Terminated Diamond Field-Effect Transistors With Cutoff Frequency of 53 GHz". IEEE Electron Device Letters. 33 (10): 1471—1473. Bibcode:2012IEDL...33.1471R. doi:10.1109/LED.2012.2210020.
  50. ↑ Ueda, K.; Kasu, M.; Yamauchi, Y.; Makimoto, T.; Schwitters, M.; Twitchen, D. J.; Scarsbrook, G. A.; Coe, S. E. (2006-07-01). "Diamond FET using high-quality polycrystalline diamond with fT of 45 GHz and fmax of 120 GHz". IEEE Electron Device Letters. 27 (7): 570—572. Bibcode:2006IEDL...27..570U. doi:10.1109/LED.2006.876325.
  51. ↑ Isberg, J.; Gabrysch, M.; Tajani, A.; Twitchen, D.J. (2006). "High-field Electrical Transport in Single Crystal CVD Diamond Diodes". Advances in Science and Technology. 48: 73—76. doi:10.4028/www.scientific.net/AST.48.73. {{cite journal}}: Неизвестный параметр |lastauthoramp= игнорируется (|name-list-style= предлагается) (справка)
  52. ↑ Railkar, T. A.; Kang, W. P.; Windischmann, Henry; Malshe, A. P.; Naseem, H. A.; Davidson, J. L.; Brown, W. D. (2000). "A critical review of chemical vapor-deposited (CVD) diamond for electronic applications". Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 25 (3): 163—277. Bibcode:2000CRSSM..25..163R. doi:10.1080/10408430008951119.
  53. ↑ Salisbury, David (August 4, 2011) "Designing diamond circuits for extreme environments", Vanderbilt University Research News. Retrieved May 27, 2015.
  54. ↑ Bucciolini, M.; Borchi, E; Bruzzi, M; Casati, M; Cirrone, P; Cuttone, G; Deangelis, C; Lovik, I; Onori, S; Raffaele, L.; Sciortino, S. (2005). "Diamond dosimetry: Outcomes of the CANDIDO and CONRADINFN projects". Nuclear Instruments and Methods A. 552: 189—196. Bibcode:2005NIMPA.552..189B. doi:10.1016/j.nima.2005.06.030.
  55. ↑ Blind to the Optical Light Detectors. Royal Observatory of Belgium. Дата обращения: 5 мая 2009.
  56. ↑ Benmoussa, A; Soltani, A; Haenen, K; Kroth, U; Mortet, V; Barkad, H A; Bolsee, D; Hermans, C; Richter, M; De Jaeger, J C; Hochedez, J F (2008). "New developments on diamond photodetector for VUV Solar Observations". Semiconductor Science and Technology. 23 (3): 035026. Bibcode:2008SeScT..23c5026B. doi:10.1088/0268-1242/23/3/035026.
  57. ↑ Abbaschian, Reza; Zhu, Henry; Clarke, Carter (2005). "High pressure-high temperature growth of diamond crystals using split sphere apparatus". Diam. Rel. Mater. 14 (11—12): 1916—1919. Bibcode:2005DRM....14.1916A. doi:10.1016/j.diamond.2005.09.007.
  58. ↑ 1 2 Yarnell, Amanda (February 2, 2004). "The Many Facets of Man-Made Diamonds". Chemical & Engineering News. 82 (5). American Chemical Society: 26—31. doi:10.1021/cen-v082n005.p026.
  59. ↑ How High Quality Synthetic Diamonds Will Impact the Market. Kitco (12 июля 2013). Дата обращения: 1 августа 2013.
  60. ↑ Zimnisky, Paul. Global Rough Diamond Production Estimated to Hit Over 135M Carats in 2015. Kitco Commentary. Kitco (10 февраля 2015).
  61. ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>; для сносок burns не указан текст
  62. ↑ Walker, J. (1979). "Optical absorption and luminescence in diamond". Rep. Prog. Phys. 42 (10): 1605—1659. Bibcode:1979RPPh...42.1605W. doi:10.1088/0034-4885/42/10/001.
  63. ↑ Collins, A.T.; Connor, A.; Ly, C-H.; Shareef, A.; Spear, P.M. (2005). "High-temperature annealing of optical centers in type-I diamond". Journal of Applied Physics. 97 (8): 083517. Bibcode:2005JAP....97h3517C. doi:10.1063/1.1866501.
  64. ↑ Memorial Diamonds Deliver Eternal Life. Reuters (23 июня 2009). Дата обращения: 8 августа 2009. Архивировано из оригинала 17 октября 2012 года.
  65. ↑ "De Beers pleads guilty in price fixing case". Associated Press via MSNBC.com. July 13, 2004. Дата обращения: 27 мая 2015.
  66. ↑ Pressler, Margaret Webb (July 14, 2004). "DeBeers Pleads to Price-Fixing: Firm Pays $10 million, Can Fully Reenter U.S." Washington Post. Дата обращения: 26 ноября 2008.
  67. ↑ O'Donoghue, p. 115
  68. ↑ Laboratory Grown Diamond Report for Gemesis diamond, International Gemological Institute, 2007. Retrieved May 27, 2015.
  69. ↑ Company Grows 10 Carat Synthetic Diamond. Jckonline.com (May 27, 2015). Retrieved on 2015-09-01.
  70. ↑ Murphy, Hannah; Biesheuvel, Thomas; Elmquist, Sonja (August 27, 2015) "Want to Make a Diamond in Just 10 Weeks? Use a Microwave", Businessweek.
  71. ↑ Synthetic Diamonds – Promoting Fair Trade. gjepc.org. The Gem & Jewellery Export Promotion Council. Дата обращения: 12 февраля 2016.
  72. ↑ Shine Bright Like a Diamond: Nightingales. oneandother.com. One&Other. Дата обращения: 12 февраля 2016. Архивировано 15 февраля 2016 года.
  73. ↑ Zimnisky, Paul. A New Diamond Industry. Mining Journal (London). The Mining Journal (trade magazine) (9 января 2017).
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Синтетические_алмазы&oldid=89973583