7 февраля в конструкторско-технологическом институте монокристаллов прошел день открытых дверей. Посмотреть на выращенные сотрудниками алмазы и изумруды вместе со школьниками и любопытствующими взрослыми отправилась и корреспоспондент Academ.info Дина Голубева .
" Наши первые представления о кристаллах приходят из телевизора и книг , — начал свой рассказ Виктор Гец , научный сотрудник КТИ монокристаллов. — Кристаллы в них всегда двух типов: красивые, безумно дорогие камни, которые нужно отобрать у злодеев, либо магические предметы, продлевающие жизнь или спасающие мир. Но это в сказках, а в науке? А в науке кристаллы тоже делятся на 2 типа: ювелирные — красивые, дорогие, — и технические, обладающие определенными удивительными "магическими" свойствами ".Мучения с алмазами
Демонстрация искусственных драгоценных камней начинается с алмазов, выращенных в институте. Алмаз получают из графита методом сверхвысоких давлений, используя специальные установки.
" Чем больше давление, тем крупнее кристалл можно вырастить, однако затраты на такие установки слишком велики. Если природный алмаз стоит, приблизительно, 50 $ за карат, то стоимость искусственного в результате всех затрат будет в 3-4 раза больше ". Тем не менее, раньше искусственные алмазы институт выращивал. Из них делали алмазные скальпели, использовали на заводах.
" Наши алмазы желтого цвета. Это результат специального добавления азота в процессе роста (небольшая плашка с желтыми камнями идет по рукам). Вообще-то, самые совершенные алмазы — белые, но они очень медленно растут ". Сейчас в институте осталось совсем мало "алмазных установок": ювелирные украшения из синтетических алмазов так и не стали популярными, а способ получения труден. " Видимо, нужен другой метод, но мы его пока не придумали и слепо копируем природу ".
Взлет и падение изумруда
Другим синтетическим драгоценным камнем, который выращивали в институте, является изумруд. Получали его двумя способами: гидротермальным и флюсовым. При гидротермальном методе компоненты будущего зеленого камня — окись кремния, иначе говоря, песок, и окись бериллия — загружали в автоклав (толстостенный сосуд), добавляли подвешенную на проволоке затравку, заливали водой и разогревали до температуры 600-700 градусов. " Eсли воду разогреть до 400-600 градусов, то она растворяет все, кроме металлов. Автоклав специальным образом разогревают так, чтобы затравка тоже начала растворяться, но не полностью. Тогда при последующем медленном охлаждении на затравке начинает нарастать слой изумруда ".
Другой метод (флюсовый) состоял в получении изумруда из раствора расплава. При использовании этого метода на поверхности застывал слой изумрудных чешуек, так называемая изумрудная щетка.
" Раньше в нашем институте выращивалось много изумруда, мы продавали его в Таиланд и Азию. Сначала такие изумруды стоили 9 $ за карат, но потом спрос упал, и сейчас производство изумруда у нас, к сожалению, полностью прекращено. А жаль , — сетует ученый, — технология была высокого уровня ".
Александрит
Из ювелирных камней в институте по-прежнему выращивают александрит — кристалл, изменяющий цвет с зеленого на фиолетово-красный при искусственном освещении.
" На выращивание одного кристалла александрита уходит двое суток , — рассказывает Александр Алимпиев , заведующий лабораторией высокотемпературных бериллий-содержащих кристаллов. — Сутки на сам рост кристалла и сутки на разогрев и охлаждение ". Выращивают александрит из расплава при температуре 1870 градусов. Потом камень обрабатывают и продают по цене 10 $ за карат.
Кроме александрита в лаборатории выращивают корунд (окись алюминия). "Чистый" корунд прозрачен, но при получении его с окисью ванадия приобретает зеленоватый оттенок и становится способным менять цвет. Александрит и особенно корунд широко используются в лазерных системах.
В настоящее время производство ювелирных камней в институте практически прекращено. Несмотря на то, что у синтетических искусственных камней те же самые химические свойства и отличить их от природных можно только с помощью спектрофотометра, искусственные кристаллы не пользуются популярностью. " Не любят люди подделки! Понимаете, не любят! — смеется Виктор Гец. — Первое время покупали и радовались, а потом перестали ".
Расцвет невзрачных родственников
В отличие от своих драгоценных собратьев, обыденно выглядящим техническим кристаллам повезло больше. Спрос на эти камни устойчиво растет, а цены выше, чем на ювелирный материал. Технические кристаллы широко используются в промышленности и благодаря своим свойствам стали истинными драгоценными камнями.
Среди прочих технических кристаллов институт производит триборат лития — нелинейно-оптический кристалл, превращающий невидимый инфракрасный луч в видимый луч зеленого цвета при прохождении сквозь кристалл. По словам Виктора Геца, нелинейно-оптические кристаллы используются в лазерных технологиях. " При попадании луча света лазера в такие кристаллы происходит увеличение или уменьшение длины волны, что применяется в лазерных шоу. Для получения трех цветов достаточно купить один лазер и 2 кристалла ".
Производство технических кристаллов ученые демонстрируют слушателям на метаборате бария, так же обладающим нелинейно-оптическим свойствами. В металлический тигель насыпают порошок борной кислоты и окиси бария, добавляют затравку и расплавляют в специальной печи. В течение двух следующих месяцев пока растет кристалл, температура будет постепенно понижаться.
[ academ.info ]
Оставить комментарий
Для того, чтобы оставить комментарий,
зарегистрируйтесь или войдите через соц. сети