Ученые научно-образовательного центра (НОЦ) «Российская Арктика» в Архангельске создали первую опытную партию из 25 монокристаллических искусственных алмазных пластин с заданными параметрами.
Как сообщает ТАСС, об этом рассказал журналистам научный руководитель НОЦ, заместитель первого проректора по перспективным проектам Северного Арктического федерального университета (САФУ) Марат Есеев.
«Получена первая опытная партия из 25 алмазных пластин с NV-центрами. До этого мы работали с единичными экземплярами, сейчас это уже партия. Это важно, потому что, во-первых, это тиражирование. Во-вторых, мы получаем инструмент для сравнительного анализа. В этой партии из двадцати пяти пластин пять были выращены при определенных одних условиях, пять при немного других, и так далее», — сказал Есеев.
В САФУ в 2022 году была открыта лаборатория, где изучают монокристаллические алмазные пластины с различными дефектами, в том числе так называемые NV-центры (азото-вакансионные, или азото-замещенные центры). Для создания NV-центра в структуре кристалла выбивается атом углерода — создается вакансия. Одновременно внедряется атом азота, что нарушает строение кристаллической решетки алмаза, и образовавшаяся вакансия связывается с атомом азота. NV-центры обладают уникальными квантовыми свойствами, они чувствительны к магнитному полю.
Ученые вырастили синтетические алмазы методом HPHT. При этой методике воссоздаются природные условия формирования алмазов в недрах Земли: высокое давление и высокая температура. Полученные кристаллы были обработаны, их подвергали облучению, затем нагревали и разрезали лазером. «И создали уже сами пластинки с теми центрами, которые мы ожидали», — отметил собеседник агентства. Размер пластин составил 3 на 3 мм, толщина — 0,5 мм. Как пояснил ученый, это достаточно большие объекты, из них можно нарезать десятки и даже сотни «пластиночек», которые могут использоваться, например, в миниатюрных датчиках.
Эти пластины могут использоваться для квантовых вычислений, для создания релятивистской оптики для синхротронов. В релятивистской механике частицы движутся на скоростях, сравнимых со скоростью света, а синхротрон — установка, в которой частицы разгоняются до таких скоростей. Также алмазы с заданными свойствами нужны для создания сверхчувствительных датчиков-магнитометров и устройств для навигации по магнитному полю.
Следующий этап — разработка стандартов для монокристаллических алмазных пластин. Как пояснил Есеев, отрасль сейчас только формируется и таких стандартов еще не существует. В настоящее время разрабатывается свод параметров, который в дальнейшем будет либо ГОСТом, либо техническими условиями, характеризующими алмазные пластины.
Специалисты НОЦ, в частности, предлагают давать характеристики к каждой пластине в виде цифрового двойника. В его каждой точке можно будет видеть, например, содержание азота и других примесей, магнитные свойства и другие параметры. Свои предложения по разработке стандартов Арктический НОЦ планирует подготовить к середине 2024 года.
