|
|||||||||||||||||||||||
– Борис Владимирович, расскажите, пожалуйста, как возникла идея «дорастить» алмаз? – Эта идея настолько проста и естественна, что её можно найти даже у М.В. Ломоносова. В своё время он записал в плане своих опытов: «… при кристаллизации класть на зарод почечные алмазы и другие камни…». То есть, если в северных краях, в теплице можно вырастить, скажем, какао и ананасы, то почему бы не возникнуть мысли: «Взять маленький затравочный алмаз и не вырастить из него нечто большего размера?». Когда я был студентом, ещё только получавшим химическое образование, у меня возникло предположение: если кристалл алмаза можно рассматривать как большую молекулу, составленную только из одних атомов углерода, то почему бы не продолжить этот рост кристалла, который прекратился в природе миллиарды лет назад? Почему бы не присоединить надлежащим образом новые атомы углерода к поверхности?
– Далеко не так. В начале был синтез одного из наименее устойчивых соединений углерода – четырехбромистого углерода или тетрабромметана. Для первого опыта Владимир Вячеславович Болдырев (ныне – академик РАН) предоставил мне кристаллик алмаза из коллекции геологического факультета. В опыте, пары тетрабромметана при 400˚ С разлагались, а на поверхности затравочного кристалла образовывалась темная, твердая пленка, которая не царапалась ножом. Это дало возможность уже в июле 1956 года зарегистрировать заявку на изобретение. Позднее, в соавторстве с Б.В. Дерягиным, на это изобретение было получено закрытое авторское свидетельство № 339134 «Способ наращивания граней алмаза». Этим была зафиксирована основная идея нового, ныне широко распространенного синтеза алмаза методом CVD. Впоследствии, уже когда я работал в Институте физической химии Академии наук СССР, был синтезирован четырехйодистый углерод – в виде рубиновых кристалликов-октаэдров. Его пары в высоком вакууме направлялись на нагретую до 900˚ С пластинку алмаза. Первоначально зеркальная поверхность этого драгоценного камня становилась шероховатой. Однако надо было как-то доказать, что в результате получился именно алмаз. Для этого у меня было всего две возможности. Сначала я попробовал бомбардировать полученную плёнку ускоренными до 1 кэВ электронами, и поверхность светилась голубым – так же, как природный алмаз. Во втором тесте использовался карбид кремния. Как вы, наверное, знаете, это очень твердый материал, которым можно поцарапать что угодно, кроме алмаза. Карбид кремния не царапал исходную гладкую поверхность алмаза, а вот на полученной плёнке он абразировался. Это было представлено в моей кандидатской диссертации в 1966 году.
– Доля истины в этих словах есть. Действительно, первая промышленная установка CVD появилась не раньше 1980-х. Однако первый практический шаг был сделан именно в СССР, в авторской заявке 1956 года. В 1958 году аналогичный процесс был заявлен в двух патентах США. Их автор, В. Эверсол, синтезировал новый алмаз при термическом разложении метана, либо окиси углерода на поверхности субмикронных алмазных порошков. Путь к принципиально новому методу синтеза алмаза был найден со стороны химии и физической химии. Без этого подхода даже с использованием точнейших физических методов, дорога не была бы проложена еще многие годы. Мне просто посчастливилось быть первым на этом пути.
– Борис Владимирович, если сравнивать две технологии получения синтетического алмаза: высокого давления при высокой температуре и парофазного охлаждения, то, что на Ваш взгляд будет интереснее, что перспективнее? – Кристаллы, полученные при сверхвысоких давлениях, содержат меньше линейных дефектов – дислокаций. Однако при высоких давлениях трудно получить материал, содержащий мало азота. Метод же CVD, используемый, например, компанией «Element Six», позволяет получить настолько чистый алмаз, что они его даже называют алмаз «Тип IIIA» . В нём содержание азота измеряется даже не в ppm (одна часть примеси на один миллион частей основного вещества), а в ppb (одна часть примеси на миллиард частей основного вещества). Это даёт чрезвычайно широкие возможности применения таких алмазов в электронике, информационных технологиях, лазерной и коммуникационной технике.
– Пожалуй, это слишком большая тема, чтобы её можно охватить за время нашей короткой беседы. Несомненный интерес представляют, например, наноалмазы или нитридная электроника, совмещенная с алмазами.
– Если вы служили в армии или смотрели голливудские боевики, то знаете, что у всех на слуху были взрывчатые вещества гексоген и тринитротолуол. При подрыве смеси этих двух субстанций на мгновение создаются огромные давление и температура, то есть условия для термодинамической стабильности алмаза. Поэтому из углерода, входящего в состав этих взрывчатых веществ, образуются микроскопические нанокристаллики алмазов. Их размер обычно от 1 до 10 нм, но у них есть ряд интереснейших свойств, не встречающихся у макроскопических алмазов.
Детонационным методом можно получать этот алмазный материал – тоннами, что сейчас делают у нас, совместно с Белоруссией, а также китайцы. Это вещество можно использовать для тончайшей полировки чего-либо, в качестве добавок в жидкие и твердые функциональные материалы и, особенно широко, в биологии и медицине. Например, между нашим Институтом физической химии и электрохимии и Институтом им. Н.Ф. Гамалеи есть соглашение о сотрудничестве, а также патент на улавливание вирусов. При одной обработке наноалмаз ловит вирусы гриппа, при другой – полиомиелита.
– Вы наверняка в курсе, что сейчас, помимо электроники, основанной на кремнии, бурно развивается новое направление – электроника на нитридах металлов 3-ей группы Периодической системы – алюминия, галлия и индия. Например, раньше светофор представлял собой устройство с лампочками накаливания и лампочки эти надо было менять каждые три месяца. Сейчас, скажем, зеленый светофор – это нитрид алюминия с нитридом галлия, легированные с n-стороны кремнием и с p-стороны магнием, обычный p-n переход. Зеленый свет, генерируемый таким устройством, в несколько раз ярче ламп накаливания, более направленный, а срок службы излучателя составляет несколько лет. У алмаза теплопроводность в пять раз выше, чем у меди и намного выше, чем у кремния и арсенида галлия. Если нарастить в эту систему алмазный теплоотвод, то можно создать светоизлучающие устройства беспрецедентной мощности и яркости. И это только один из примеров.
– Перспективы огромны! Одно время я почти серьёзно говорил: «Дайте нам честного миллионера, и мы превратим его в миллиардера!». Наши разработки можно использовать в столь многих областях науки и народного хозяйства, что на одно перечисление уйдёт времени больше, чем на всё интервью! Верю в Россию и в отечественную науку! Всё у нас будет хорошо! [1] Синтетические алмазы // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Синтетические_алмазы/ (Дата обращения: 23.06.2022).
Подпишитесь на журнал
Комментарии отсутствуют Комментарии могут отставлять только зарегистрированные пользователи
Вакансии на сайте Jooble
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
RAMAX Group расскажет об инструментах повышения операционной эффективности на «RPA Connect: Магия притяжения» 
Представляем читателям изобретателя, «отца» технологии химического газофазного синтеза алмаза, доктора химических наук 
_cover.jpg)
_cover.jpg)
_cover.jpg)
