Российские ученые получили алмазы из пузырьков
Прорыв в науке совершили ученые лаборатории геохимии углерода имени Э. М. Галимова Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) РАН, они запатентовали новый способ получения зародышей алмаза в пузырьках пара, которые образуются при падении давления в жидкости (кавитации). В результате получаются алмазы нанометрового размера, и именно в этом их ценность. Минералы можно использовать во многих отраслях — от производства компьютеров до точечной доставки лекарств.
Авторы разработки (Сергей Воропаев и Никита Душенко) развили в своей научной работе идею академика Э. М. Галимова.
Эрик Михайлович Галимов (1936–2020)
Известный советский ученый, академик РАН. Специалист в области изотопной геологии, органической геохимии и планетологии. Основал научную школу «Глобальный цикл углерода: мантия-кора-океан-атмосфера». В 1972 году создал в Институте геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского (ГЕОХИ) АН СССР лабораторию геохимии углерода, в 1973-м стал ее заведующим. В том же году на базе исследования изотопного состава алмазов большинства месторождений мира теоретически доказал, а в 2003-м экспериментально подтвердил, возможность образования алмазов в процессе кавитации (кавитационный синтез алмазов). В конце 1992 года был избран директором ГЕОХИ и возглавлял НИИ до апреля 2015 года.
В 1973 году Эрик Галимов опубликовал статью в журнале Nature о геохимической роли пузырьков пара, возникающих при движении мантийных жидкостей (флюидов). Первые эксперименты, проведенные в МГТУ имени Баумана на установке, моделирующей условия флюидов (давления), показали возникновение зародышей алмаза.
Отличия установки ученых ГЕОХИ — в принципе непрерывного цикла, а не разового воздействия
«Было очень много затрачено усилий, чтобы доказать, что это алмазы, а не что-нибудь другое. Это же абсолютно новый был процесс. В общем-то, можно было и не верить, что таким образом вообще можно получить алмазы. Для доказательства мы представили алмазы в микроскопе, в разных дифракционных картинах, то есть мы убедили всех, что это действительно алмазы», — рассказывал Эрик Галимов о своем изобретении и его признании в 2016 году в интервью телеканалу НТВ.
Дарья Златопольская и Александра Скамницкая с отцом Эриком Галимовым на лестнице журфака МГУ им. М. В. Ломоносова
Фото: © Tatler / Condé Nast
Основные работы Эрика Галимова:
Геохимия стабильных изотопов углерода. М., 1968;
Изотопы углерода в нефтегазовой геологии. М., 1973;
Природа биологического фракционирования изотопов. М., 1981;
Происхождение Луны // Земля и Вселенная. 2005. № 6;
Феномен жизни: между равновесием и нелинейностью, происхождение и принципы эволюции. 3-е изд. М., 2008.
Диаметр наноалмаза — 4–6 нанометра (1 нм — это одна миллиардная часть метра). Эти крошечные частицы используют в квантовой физике, биологии, материаловедении, микроэлектронике и медицинской диагностике. Благодаря новой технологии теперь их достаточно легко синтезировать и добиваться необходимых размеров и свойств ультрадисперсных алмазов.
По своему химическому составу и строению наноалмаз – тот же самый алмаз, только очень маленький
Фото: © UHasselt
Наноалмазы позволяют адресно доставлять лекарства даже в отдельные органеллы клетки. Кроме того, они могут проходить через барьер между кровеносной системой и мозгом, то есть доводить препараты до сложнодоступных мест. Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предложили применять наноалмазы в стоматологии — защищать с их помощью дезинфицированные корневые каналы после удаления нерва и пульпы.
«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.
Еще одна область применения — электроника, где наноалмазы могут пригодиться для создания квантовых компьютеров. Также их добавляют в масла для двигателей внутреннего сгорания, чтобы увеличить срок их службы. При производстве металлокомпозитных покрытий с использованием наноалмазов износостойкость изделий возрастает в 4–9 раз. В качестве примеров можно привести авиационные двигатели, насосы для химических производств.
По словам разработчиков, пузырьковый метод получения позволит сократить производственные затраты и уменьшить экологические риски при синтезе продукта. Установка промышленного синтеза наноалмазов относительно проста в использовании и не требует дополнительного сложного оборудования. Сейчас ее применяют только в научных целях. Для промышленных задач потребуются доработки, но ученые обещают, что при соответствующих заказах это можно сделать в кратчайшие сроки.
