статья из Gem&Gemology http://www.gia.edu/gemsandgemology/34471/treated_diamond_a_physicist39s_perspective.cfm
Технологии синтеза алмаза посредством двух технологий – высокотемпературного сжимания (HPHT) и химического осаждения из газовой фазы (CVD) – становятся всё более совершенными. Прогресс обеспечен потребностями учёных и технологов использовать замечательные свойства алмаза в широком спектре технических применений, а также для производства синтетических алмазов ювелирного качества. Синтетический алмаз, после синтеза, может быть дополнительно подвергнут специальной обработке для модификации и улучшения первоначальных свойств – применительно к требованиях высокотехнологичных устройств. Кстати сказать, спецобработка может изменить цвет природных и синтетических ювелирных алмазов.
Наряду с усовершенствованиями технологий синтеза и спецобработки продолжается углубление понимания сущности дефектов алмаза (как внутренних дефектов кристаллической решетки, так и дефектов, обусловленных посторонними примесями); известно, что именно они влияют на цвет природных и синтетических алмазов. Физика взаимодействий алмазных дефектов активно развивается вот уже более 30 лет. По нашим сегодняшним представлениям, наблюдаемые дефекты создаются и разрушаются либо посредством HPHT-отжига, либо облучением, либо обоими способами одновременно. На основании этих знаний мы (Физический факультет Университета Уорвик, Ковентри, Великобритания ) разработали достоверную методику для геммологических лабораторий по идентификации и выявлению специально обработанных алмазов. ) разработали достоверную методику для геммологических лабораторий по идентификации и выявлению специально обработанных алмазов.
В природе отжиг типично имеет место при умеренных температурах, примерно таких, как используются при лабораторных HPHT спецобработках. При повышенных температурах атомы примесного азота, присущие большинству алмазов, становятся подвижными и объединяются (агрегируются) в дефекты из двух и более атомов. Относительно низкие температуры в совокупности с геологическими масштабам времени (десятки веков – Тесленко), обеспечивали в природе доминирование реакции агрегации. Однако HPHT спецобработку (например, для удаления коричневого цвета) необходимо проводить за гораздо более короткое время (от минут до нескольких часов) и при существенно большей температуре, чтобы обеспечить желанную реакцию. Однако повышенная температура повышает вероятность и побочных реакций, в том числе реакции распада азотных агрегатов. Элементарные субституционарные азотные дефекты (часто обозначаемые как С-центры), возникающие в ходе реакции распада, являются относительно сильными электронными донорами и их наличие часто контролирует переходные состояния других дефектов в алмазе. Наблюдение отрицательно заряженных разновидностей дефектов (в том числе отрицательно заряженных дефектов типа «азот-вакансия», проявляющихся на длине волны 637 нанометров, и отрицательно заряженных дефектов типа «азот-вакансия-азот», известных как Н2-центры) является ключом для идентификации спецобработанных алмазов. Однако подобная комбинация дефектов не типична для алмазов, встречающихся в природе. Это позволяет более уверенно идентифицировать спецобработанные алмазы по сравнению с методом спектроскопической идентификации элементарных дефектов.
Марк Ньютон, Физический факультет Университета Уорвик, Ковентри, Великобритания
Mark E. Newton (m.e.newton@warwick.ac.uk)
Department of Physics, University of Warwick, Coventry, United Kingdom
Перевод: Владимир Тесленко, к.х.н.
