Исследователи из ИФХЭ РАН, Санкт-Петербургского горного университета, НИЦ «Курчатовский институт» и Института геологии и геохимии УрО РАН обнаружили ранее неизвестные дефекты в алмазе из кимберлитовой трубки Юбилейная. Результаты исследования опубликованы в официальном канале Минобрнауки России в мессенджере МАХ.

Учёные изучили микроструктуру кристалла с так называемыми Y-центрами и выявили в нём наноразмерные полости. Эти образования указывают на то, что алмаз подвергался пластической деформации при высоких температурах.

Большинство природных алмазов формируются в земной мантии на глубине 150-250 километров, где температура достигает 900-1300 градусов Цельсия, а давление в 50 тысяч раз превышает атмосферное. Кристаллическая решётка алмаза состоит из атомов углерода, однако в природных образцах также присутствуют примеси азота, водорода, бора и других элементов. Под воздействием высоких температур они образуют различные комплексы и дефекты, влияющие на физические свойства и окраску кристаллов.

В исследованном образце обнаружили многочисленные дислокации, дислокационные петли и скопления точечных дефектов. Особый интерес представили тонкие ромбические пластины толщиной 1-3 нанометра и размером до 20 нанометров. В этих областях отсутствуют примесные элементы, а результаты анализа указывают на пониженную плотность материала.

По мнению исследователей, обнаруженные структуры представляют собой вакансионные кластеры – нанополости в кристаллической решётке. Они часто располагаются группами вдоль определённых кристаллографических направлений.

При воздействии инфракрасного лазера в области нанополостей учёные наблюдали множество узких полос фотолюминесценции. При этом набор люминесцирующих центров заметно менялся даже на расстоянии в несколько микрометров. Исследователи предположили, что это связано с переносом заряда на поверхности нанополостей.

Полученные результаты помогут лучше понять особенности строения алмазов и восстановить условия их формирования. Кроме того, открытие может расширить возможности управления люминесцентными свойствами материала для будущих технологических применений.

Ранее проект ученых СПбГПМУ и Института экспериментальной медицины получил награду.