Физики выявили новые свойства алмазов из Попигайского кратера Якутии
9 Июля 2019

Физики ТГУ совместно с учеными Новосибирска, Красноярска, Германии и Кореи обнаружили новые наномеханические свойства алмазов, добываемых на месторождении «Скальное» Попигайской астроблемы. Используя комбинацию экспериментальных и теоретических методов, они доказали, что эта разновидность минерала способна сопротивляться всестороннему сжатию сильнее, чем «идеальные» экземпляры. Алмазы Попигайского кратера используются как оптические материалы в лазерных системах, поэтому задачей физиков было сравнить их свойства с имеющимися аналогами.

Попигайская астроблема – это метеоритный кратер, расположенный в Сибири в бассейне реки Попигай. Его диаметр – приблизительно 100 км, это четвертый по величине кратер в мире. Попигайская астроблема образовалась примерно 35 миллионов лет назад во время удара гигантского метеорита в скальную гряду, а была открыта в 1946 году. Позднее было установлено, что одно только месторождение «Скальное» содержит в себе больше алмазов, чем все кимберлитовые месторождения мира. Сейчас эти алмазы используются, в том числе, в качестве оптических материалов в лазерных системах.

В рамках проекта, поддержанного Научным фондом им. Д.И. Менделеева ТГУ, ученые изучили структуру и механические свойства уникальных импактных алмазов, то есть алмазов, образованных в результате геологических процессов, начавшихся после падения метеорита.

Физики исследовали двухфазные алмазы, содержащие гексагональную и кубическую фазы (фаза указывает, как организуется химический элемент алмаза – атом углерода). Структура и механические свойства попигайских импактных разновидностей были исследованы методом рентгеновской дифракции под высоким давлением (до 25 GPa). В ходе экспериментальных работ ученые впервые смогли получить модуль объемной упругости (способность вещества сопротивляться всестороннему сжатию) для гексагональной фазы алмаза.

– Теоретические расчеты, выполненные в ТГУ с использованием метода функционала электронной плотности, показали и еще один результат: попигайские алмазы имеют более высокий модуль объемной упругости, чем «идеальные» алмазы кубической и гексагональной фаз, – рассказал ведущий сотрудник лаборатории фотофизики и фотохимии молекул ФФ ТГУ Павел Аврамов. – Полученные результаты расширяют область применения найденных алмазов, например, в научных экспериментах в областях квантовой физики, оптики, лазерных технологий, исследованиях космоса, в которых недопустимы погрешности.

Статья «Unique Nanomechanical Properties of Diamond–Lonsdaleite Biphases: Combined Experimental and Theoretical Consideration of Popigai Impact Diamonds» с результатами исследований опубликована в журнале Nano Letters.