Результаты детальных исследований по росту кристаллов алмаза, легированных германием, в системе Mg-Ge-C опубликовали учёные Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН в высокорейтинговом журнале Американского химического общества Crystal Growth&Design.

В 2015 году специалисты ИГМ СО РАН и НГУ, выполняя работы по гранту Российского научного фонда,  доказали, что в области высоких давлений и температур при значительной длительности экспериментов расплав германия действует как катализатор синтеза алмаза. 

Однако для проведения квантово-физических исследований нужны были кристаллы высокого качества размером хотя бы один-два миллиметра.

«Попытки вырастить алмазы, легированные германием в хорошо изученных системах на основе железа, никеля и кобальта, удачей не увенчались. Германий категорически отказался встраиваться в структуру алмаза в этих условиях», — рассказывает заведующий лабораторией экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Юрий Николаевич Пальянов.

Но когда учёные попробовали в качестве растворителя-катализатора синтеза алмаза использовать расплав магния, эксперименты прошли успешно. 

«Условия кристаллизации алмазов, легированных германием, оказались весьма экстремальными: температура 1500–1900°, давление – 70 тысяч атмосфер. Полученные кристаллы бесцветны, имеют форму кубов, а их размеры достигают двух-трёх миллиметров. Детальные исследования продемонстрировали достаточно высокое совершенство алмазной структуры и позволили выявить ещё один новый центр в алмазе, — говорит исследователь. — С помощью изотопов германия в спектрах люминесценции легированных алмазов установлено изотопное смещение, доказывающее участие атомов германия в структуре этого центра».

Полученные алмазы потенциально могут быть использованы в качестве источников одиночных фотонов в различных квантовофизических применениях (устройства для квантовой обработки информации и квантовых вычислений). К детальному их изучению уже приступили сотрудники Института квантовой оптики (Университет Ульма, Германия) под руководством профессора Федора Борисовича Железко.

Фото предоставлены Юрием Пальяновым