Синтетический алмаз

Синтетический алмаз

Из всех драгоценных камней алмаз, несомненно, имеет самый простой состав, представляя собой, по существу, одну из двух модификаций чистого кристаллического углерода, но изготовление алмаза в лабораторных условиях сопряжено с очень большими трудностями. Углерод нельзя перевести в жидкое состояние путем нагревания, поскольку он горит, т. е. соединяется с кислородом воздуха, при температуре намного ниже точки его плавления. Кроме того, при обычных давлениях и температурах более устойчивой формой кристаллического углерода является графит.
Самым ранним интересным исследованием в долгой истории попыток синтезировать алмаз является работа Хэннея *, который в 1880 г. описал ряд экспериментов по синтезу алмаза. Они были основаны на том, что при нагревании углеродсодержащего газа под давлением в присутствии лития, калия, натрия или магния водород соединялся с металлом, а углерод, выделяясь таким образом в свободном состоянии, осаждался в виде очень твердых чешуек. Хэнней предположил, что при таких условиях углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. Не пугаясь многочисленных неудач, обусловленных тем, что трубки не выдерживали высокого давления, вызванного температурой, и взрывались или выпускали содержащиеся в них газы, Хэнней настойчиво использовал все более и более толстые трубки, применял различные способы их запаивания и экспериментировал с различными исходными веществами. В конце концов он установил, что только опыты.с литием дают перспективные результаты, и взяв 4 мг лития и смесь из 10% хорошо очищенного костяного масла и 90% парафинового спирта
, получил твердую однородную массу, которая покрывала дно трубки и прилипала к ее стенкам. Измельчив эту массу, он обнаружил в ней мелкие прозрачные кусочки вещества, которые, как он считал, были алмазами. Несколько из этих небольших частиц были изучены Стори-Мэскилином, в то время хранителем минералов Британского музея естественной истории, который, подвергнув эти частицы тщательному анализу, пришел к выводу, что это действительно алмазы.
Конечно, тогда не существовало способа определения кристаллических структур с помощью Х-лучей. Однако в 1943 г. в поле зрения ученых попало хранившееся в Отделе минералов Британского музея естественной истории предметное стекло, на котором были помещены двенадцать небольших частиц, судя по этикетке, искусственно полученных Хэннеем и представленных им в 1880 г.; эти частицы подвергли анализу Х-лучами
. Как полагали, частицы представляли собой часть материала, изучавшегося Стори-Мэскилином в 1880 г., о чем упоминалось выше. К сожалению, в то время не отдавали должного своевременной регистрации всех новых поступлений, и это предметное стекло не было внесено в главный реестр Отдела минералов вплоть до 1901 г. Не нашли никаких записок о нем и у Стори-Мэскилина; следовательно, остается некоторая доля сомнения, действительно ли эти частицы были среди тех, которые получил Хэнней. С другой стороны, необычная полосчатость, заметная на плоскостях спайности, соответствует описанию частиц Хэннея, которое дал Стори-Мэски-лин. Поэтому исследователи пришли к выводу, что эти частицы были из числа полученных Хэннеем во время его опытов. Правда, одна частица темно-желтого цвета с двупреломлением не была алмазом; ученые не определили ее, но полагают, что это керамическое вещество. Считают, что остальные одиннадцать частиц представляют собой алмазы, причем один из них относится к редко встречающемуся типу.
Более поздние исследования равновесных соотношений между алмазом и графитом при изменении температуры и давления (кульминацией которых был успешный синтез алмаза, описываемый ниже), по-видимому, доказывают, что в условиях, которых добивался в своих опытах Хэнней, алмаз, вероятно, не может кристаллизоваться. Обломки на предметном стекле почти наверняка являются осколками природных алмазов; но либо их приписывают Хэннею по ошибке, либо они были мошеннически внесены в аппарат Хэннея (возможно, как полагают, помощником, которому надоели частые взрывы).
Спустя десять лет или немного позже Муассан *, который был известен тем, что открыл крошечные алмазы в метеорите Каньон-Дьябло, изучал способность углерода растворяться в расплавленных металлах, надеясь, что алмазы могут осаждаться из насыщенного расплава при охлаждении. Он считал, что добьется успеха, если поместит угольный тигель, содержащий чистое железо и углерод, в электрическую печь. Углерод растворялся в расплавленном железе до тех

Продолжение здесь