Ученые нашли способ выращивать алмазы без тепла и давления

Команда профессора Эйити Накамуры из Токийского университета разработала революционный метод создания искусственных алмазов, который не требует экстремальных температур и давлений. Исследователи обнаружили, что, подвергая кристаллы адамантана (C10H16) — органического соединения с каркасной структурой, отражающего тетраэдрическую решётку алмаза, — воздействию электронного пучка в просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), можно запустить контролируемую химическую реакцию. В ходе этой реакции связи углерод-водород (C-H) разрываются и заменяются связями углерод-углерод (C-C), формируя трёхмерную алмазную решётку.

Эксперимент позволил в реальном времени наблюдать образование наноалмазов диаметром до 10 нанометров с кубической кристаллической структурой. Ключевым открытием стало то, что электронный пучок, который традиционно считался разрушительным для органических молекул, при правильных условиях может вызывать стабильные и предсказуемые реакции. Процесс также сопровождался выделением газообразного водорода. Уникальность адамантана как прекурсора была подтверждена тем, что другие углеводороды не давали такого же результата.

Это открытие опровергает десятилетние представления о повреждении образцов электронными пучками и открывает новые возможности в материаловедении, электронной литографии и микроскопии. Метод может объяснить естественное образование алмазов в метеоритах или уран-содержащих породах. В перспективе он может быть использован для создания легированных квантовых точек, критически важных для квантовых вычислений и передовых сенсоров, реализуя 20-летнюю мечту профессора Накамуры о контролируемом химическом синтезе под лучом.