https://nauka.tass.ru/nauka/19338323

Ученые научно-образовательного центра (НОЦ) "Российская Арктика" в Архангельске создали первую опытную партию из 25 монокристаллических искусственных алмазных пластин с заданными параметрами. Об этом рассказал ТАСС 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.