Суббота, Июнь 14, 2025
В России получили алмазы из пузырьков

28.02.2023

Ноу-хау

В России получили алмазы из пузырьков

Учёные разработали новый способ получения наноалмазов

Прорыв в геохимии совершили российские учёные. Они разработали и опробовали способ получения наноалмазов, который открывает принципиально новые возможности для медицины, электроники и других видов промышленности. По словам исследователей, такие искусственные алмазы, созданные в лаборатории, будут применяться в квантовой физике, микроэлектронике, медицинской диагностике, биологии и материаловедении, например, при производстве наконечников для свёрл. В электронике с их помощью планируют создавать устройства, по сравнению с которыми нынешние смартфоны покажутся гигантами.

Что такое наноалмазы?

Наноалмазы, или алмазные наночастицы, представляют собой алмазы размером менее 100 нанометров. Они могут образовываться в результате взрывов или метеоритных ударов. Теперь выяснилось, что есть третий способ, самый эффективный. Из-за недорогого крупномасштабного синтеза и высокой биосовместимости наноалмазы широко исследуются как потенциальный материал в биологических и электронных приложениях и квантовой инженерии. 

Первооткрывателями стали учёные из лаборатории геохимии углерода имени Э.М. Галимова Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) РАН и они уже запатентовали свою разработку.

Из открытых источников

По своему химическому составу и строению наноалмаз – тот же самый алмаз, только очень маленькие. Нанометр – это одна миллиардная часть метра. Теперь вы можете представить частичку размером всего 4-6 нм – примерно такой диаметр наноалмазов.

Из открытых источников

Гипотезу о том, что самое твёрдое вещество может образовываться не только в глубине земли, но и на поверхности, десятки лет назад высказал глава одноимённого института академик Эрик Галимов. За многие годы работы ему вместе со своей командой удалось подтвердить её экспериментально. В институте аналитической химии создана лабораторная установка, которая воспроизводит эти природные процессы. Дело происходит так: на жидкость с графитовой крошкой, которая течёт с огромной скоростью, воздействуют давлением в десятки тысяч атмосфер. Установка промышленного синтеза, с помощью которой учёные создают зародыши алмаза в пузырьках пара, относительно проста в использовании и не требует сложного оборудования. Насосом запускается поток углеродсодержащей жидкости, которая проходит через специальное сопло. На финальной стадии возникает кавитация, — образование пузырьков и схлопывание их, углерод преобразуется в алмазы столь малых размеров, что их едва удаётся рассмотреть даже при помощи специального оборудования. В этих пузырьках и «рождаются» наноалмазы.

Сейчас оборудование применяют только в научных целях. Чтобы выйти на промышленные масштабы, нужно усовершенствовать ключевые узлы аппарата.

РИА Новости

Академик Эрик Галимов (слева) с президентом России Владимиром Путиным (справа)

РИА Новости

Пузырьковый метод позволяет получать зародыши алмаза нанометрового размера, технология сократит энергетические и материальные затраты на получение материала и существенно уменьшит экологические риски при синтезе продукта.

«Было очень много, вообще говоря, затрачено усилий на то, чтобы доказать, что это алмазы, а не что-нибудь. Ведь это абсолютно новый был процесс, можно было и не верить, что таким образом вообще можно получить алмазы. Вот здесь алмазики. Они в микроскопе и в разных, так сказать, дифракционных картинах. То есть мы убедились, что это действительно алмазы».

Эрик Галимов, научный руководитель Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН в интервью НТВ.

По словам научного сотрудника лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова Никиты Душенко, таким способом можно получать и наноалмазы с полупроводниковыми свойствами, что важно для микроэлектроники, и светящиеся наноалмазы для медицины.

Сейчас используют два промышленных метода синтеза алмазов: взрывной и осаждения из газовой фазы. В результате получаются макроматериалы — алмазные пленки или алмазная шихта. Пузырьковым методом можно получить раздельные частички алмаза.

«К уникальным достоинствам предложенного способа и установки можно отнести возможность использования как чистых углеводородных жидкостей, содержащих атомы только углерода и водорода, так и растворимых в воде соединений, содержащих дополнительные или «внешние» атомы кислорода, азота, кремния, бора и другие. Это позволяет синтезировать ультрадисперсные алмазы с добавленными «внешними» атомами — донорами (или акцепторами), необходимыми для формирования полупроводниковых свойств. Такая возможность открывает новое направление в развитии современной микроэлектроники. Люминесценция, возникающая при добавлении в структуру ультрадисперсных алмазов «внешних» атомов, позволяет рассматривать их как инновационное средство медицинской диагностики на клеточном уровне», — сказал научный сотрудник лаборатории геохимии углерода имени Э.М. Галимова Никита Душенко.

Такие наноалмазы смогут проникать в ткани и органы, они не токсичны и не имеют острых углов. 

К примеру, наноалмазы могут применяться даже в медицине: их высокая стабильность в растворе может обеспечить длительную циркуляцию лекарства в кровотоке и успешное выведение из организма.

Возможности применения наноалмазов в медицине и биологии очень широки. Так, адсорбирующие свойства этого материала могут быть использованы для выделения нужных и важных белков из сложных смесей. В перспективе технология может удешевить и ускорить производство гормонов, ферментов, иммуноглобулинов.

Егор Петров

Больше оперативных новостей читайте в Telegram-канале @ПРОметалл.

Теги: наноалмазы, Россия, научное открытие

Последние публикации

13.06.2025

«Ошибка выжившего» или осторожный оптимизм?
В Москве прошла выставка и конференция «Металлургия. Литмаш. Металлоконструкции»

12.06.2025

Металлурги Индии не заметили тренд на глобальную декарбонизацию
Они стремятся лишь наращивать свои сталелитейные мощности

11.06.2025

Российская Арктика ждёт «морозоустойчивую» автотехнику
Когда начнётся её массовое производство?

11.06.2025

А так ли необходим «зелёный переход» странам Африки и Южной Америки?
Многие государства Глобального Юга от него больше потеряют, чем приобретут