Ученые Institute for Basic Science (Республика Корея) смогли синтезировать алмазы при нормальном атмосферном давлении и без стартового камня, что значительно упростит и удешевит процесс выращивания драгоценных камней в лабораторных условиях, сообщает Nature.
На протяжении тысячелетий природные алмазы формировались в верхней мантии Земли при температурах от 900 до 1400 °C и давлениях от 5 до 6 ГПа. Эти условия обеспечивали термодинамическую устойчивость алмазов, согласно фазовой диаграмме углерода. В 1955 году ученые из General Electric первыми создали искусственные алмазы, используя аппараты высокого давления и температуры. Их метод включал использование расплавленного сульфида железа при около 7 ГПа и 1600 °C.
До недавнего времени существовала модель, утверждающая, что рост алмазов возможен только при высоком давлении и температуре с использованием жидких металлов. Однако, новая техника нарушает эту парадигму. Исследователи описали процесс роста кристаллов алмаза и поликристаллических алмазных пленок без частиц семян при давлении всего 1 атм и температуре 1025 °C.
Ключевым элементом нового метода является использование жидкого металла, состоящего из галлия, железа, никеля и кремния. Процесс включает каталитическую активацию метана и диффузию атомов углерода в подповерхностные области и внутри них. Ученые обнаружили, что перенасыщение углерода в жидком металле под поверхностью приводит к зарождению и росту алмазов, а кремний играет важную роль в стабилизации тетравалентно связанных углеродных кластеров.
