• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.05.2023
ИФХЭ РАН
34 823

Российские ученые обнаружили, что алмазы могут образовываться при низких температурах в богатой фтором среде

4.6

Ученые ИФХЭ РАН совместно с коллегами из ИФВД РАН и ИК РАН впервые подробно изучили синтез алмаза из фторированного адамантана при высоких давлениях и температурах. Выяснилось, что в такой системе синтез алмаза возможен при экстремально низких температурах.

Российские ученые обнаружили, что алмазы могут образовываться при низких температурах в богатой фтором среде
Российские ученые обнаружили, что алмазы могут образовываться при низких температурах в богатой фтором среде / ©Getty images / Автор: Milonia Larcius

Исследовано поведение фторированного адамантана при давлениях 5,5 – 9 ГПа и температурах от 320 до 1300 градусов Цельсия. Эксперименты показали, что наноалмазы образовывались из фторадамантана уже при сравнительно мягких условиях — температуре 420 градусов Цельсия и давлении 5,5 ГПа. По всей видимости, зарождение наноалмазных зерен происходит посредством «сращивания» алмазоподобных молекул адамантана; атомы фтора играют роль катализатора данного процесса. При более высоких температурах возможно получение более крупных наноалмазных зерен; по всей видимости, в процессе их роста заметную роль играет массоперенос углеводородным флюидом.

Существуют два различных сценария трансформации фторадамантана в аллотропы углерода – с выделением водорода и с выделением летучих углеводородов. Эксперименты показали, что при температуре ниже 600 градусов Цельсия фторадамантан при карбонизации потерял около 25 процентов массы, что указывает на выделение водорода. При температуре выше 600 градусов потеря массы составила 40 процентов, что указывает на выделение летучих углеводородов.

При низких температурах вместе с наноалмазами также формировался неупорядоченный графит. Химически активный фтор преимущественно реагирует с sp2-гибридизированным углеродом, что способствует росту кристалла алмаза. Все синтезированные при постоянных температуре и давлении алмазы имеют наводороженную поверхность. Квантово-химические расчеты показали, что наноалмазы с химически чистой поверхностью и размером менее двух нанометров должны спонтанно превращаться в фуллерено-подобные структуры. Наводораживание поверхности делает их стабильными.

Изучение алмазообразования при умеренных температурах и давлениях в богатой фтором среде может быть интересно для понимания процессов образования природных алмазов. В алмазоносных породах нередко присутствуют фтор-содержащие соединения; однако фтор обычно не рассматривали как одного из участников процесса алмазообразования из-за его химической активности и быстрого перехода в связанную форму.

«Хотя химическая активность связанного и свободного фтора радикально различается, в ряде геохимических обстановок фтор-содержащие соединения могут катализировать образование алмаза при низких параметрах «давление-температура». Очевидно, что сложно ожидать присутствия галогенированных адамантанов в мантии Земли, однако фтор-содержащие соединения играют заметную роль в ряде мантийных процессов; известны включения фтор-содержащих минералов в природных алмазах», — сказал главный научный сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН, доктор химических наук, профессор РАН Андрей Альбертович Ширяев.

Синтез наноалмазов контролируемого размера при умеренных температурах и давлениях является важной задачей для широкого спектра материаловедческих и биомедицинских задач. В частности, этим методом можно синтезировать наноалмазы с совершенной кристаллической структурой. При внесении в такой кристалл оптически и электрически активных дефектов можно превратить наноалмазы, например, в точечные источники фотонов, что представляет большой интерес для биомедицины, квантовой оптики и других областей науки.

«Наши эксперименты указывают на возможное влияние фтор-содержащих флюидов на синтез алмазов, особенно при низких температурах. Синтез наноалмазов из фторадамантана при сравнительно «мягких» условиях представляет большой интерес для фундаментального изучения и практического приложения», — подвел итог профессор Ширяев.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук — один из ведущих химических институтов Российской академии наук. Насчитывает более 800 сотрудников, среди которых 7 академиков, 9 членов-корреспондентов РАН, более чем 100 профессоров и 260 кандидатов наук. Проводимые в ИФХЭ РАН фундаментальные и прикладные исследования характеризуются многопрофильностью и включают следующие научные направления: поверхностные явления в коллоидно-дисперсных системах, адсорбция, физико-химическая механика; супрамолекулярные и наноразмерные системы для использования в современных высоких технологиях; химическое сопротивление материалов, защита металлов и других материалов от коррозии и окисления; химия и технология радиоактивных элементов, радиоэкология и радиационная химия; электрохимия. Успехи сегодняшних исследований опираются на уникальную экспериментальную базу Центра Коллективного Пользования, позволяющую решать практически любую задачу физико-химического исследования вещества или свойств его поверхности разнообразными современными методами. В их числе: электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ, рентгеноструктурный анализ, рентгеновское малоугловое рассеяние, атомно-адсорбционный анализ, эллипсометрия, аннигиляция позитронов, хромато-масс-спектрометрия, инфракрасная, рамановская, фотоэлектронная, электронная спектроскопия, ядерный магнитный резонанс.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:21
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

Сегодня, 08:15
Полина Меньшова

Исследователи из США описали шесть «биотипов» депрессии. Они охарактеризовали симптомы каждого типа и объяснили, какое лечение будет более эффективно в том или ином случае.

Сегодня, 11:53
Юлия Трепалина

Эксперимент британских исследователей подтвердил связь между размером бюста у женщин и количеством пота в зоне груди, который выделяется во время тренировок. Зависимость оказалась не такой, как можно было ожидать.

Позавчера, 11:21
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

16 июня
Александр Березин

Пока премьер-министр Армении Никол Пашинян считает, что гражданам его страны надо отказаться от претензий на ранее населенные ими земли в современной Турции, Азербайджан на государственном уровне действует «исторически проактивно» — противоположным образом. Там есть и «Общество Западного Азербайджана», и даже канал «Западный Азербайджан ТВ». Находятся желающие назвать азербайджанцев преемниками кавказских албанов и даже заявить претензии на земли к западу от Азербайджана, где находится современная Армения. Разбираемся, насколько все это правда и есть ли этому научные обоснования?

14 июня
Алиса Гаджиева

Авторы нового междисциплинарного исследования выяснили, как распределялись ресурсы в сообществе земледельцев и скотоводов одной из альпийских долин семь тысяч лет назад.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно