*****
Սինթետիկ ալմաստներն ունեն քվանտային էֆեկտ
Սարա Ջորդան 21 Փետրվարի 2023թ.
Աճեցրած ալմաստների քիմիական հատկությունները խթանում են համակարգիչների, կայուն էներգիայի աղբյուրների և այլ զարգացող ոլորտների առաջընթացը:
Սինթետիկ ալմաստները գոյություն ունեն ավելի քան 70 տարի: Այս նյութի աննախադեպ կարծրությունով և ամրությամբ է պայմանավորված դրա լայն կիրառումը արդյունաբերության մեջ, օրինակ հանքարդյունաբերության, շինարարության, ավտոմոբիլային կամ օդատիեզերական ոլորտներում, համապատասխանաբար հորատումների, շինարարական քարերը կտրելու կամ բարձրաստիճան մաքուր մակերեսներ հղկելու համար, և դա արդեն պատմություն է: Ալմաստների աճեցման նոր տեխնոլոգիաների առաջընթացը, հատկապես գոլորշու քիմիական նստեցման մեթոդով (CVD), այժմ թույլ է տալիս գիտնականներին օգտագործել այս նյութն ավելի նուրբ նպատակների, օրինակ՝ ջերմահեռացման համար, ինչպես նաև անլիմիտ մարտկոցներում և քվանտային համակարգիչներում:
Ազոտ-թափուրք արատով լաբորատորիայում աճեցված ալմաստը կանաչ լազերային ճառագայթման ներքո լուսարձակում է կարմիր գույնով: («Element Six»)
Շատ կարևոր է, որ CVD աճեցման մեթոդը արտադրողներին տալիս է ալմաստի ածխածնային ցանցի կառուցվածքի արատների վերահսկում նանո մասշտաբով: Դա թույլ է տալիս զարգացող ընկերություններին «օգտագործել այդ նյութի քվանտային հատկությունները, որոնք կարող են բացել սենսորների նոր շարք և անվտանգ հաղորդակցություն», - ասում է Դենիել Թվիչենը, «De Beers»-ի «Element Six» ստորաբաժանման գլխավոր տեխնոլոգը («Element Six»-ը արտադրում է սինթետիկ ալմաստներ և սուպեր նյութեր):
Հաջողության արատները
Ավելի քան 15 տարի առաջ հետազոտողները պարզեցին, որ հազվագյուտ բնական ալմաստներում առկա որոշ արատներ, ինչպիսիք են ազոտ–թափուրք կենտրոնները, ունեն ցանկալի քվանտային հատկություններ: «De Beers»-ի «Element Six» ստորաբաժանումն աճեցնում է բարձր խտությամբ ճշգրիտ քվանտային արատներ պարունակող ալմաստներ և մատակարարում այն ընկերություններին, որոնք ունեն դրանց կարիքը: Վերջիններս այդ ալմաստներն օգտագործում են հեռահաղորդակցության ոլորտում, բժշկական ախտորոշման ոլորտում, կամ ջրի մաքրման համար, այնտեղ գտնվող օրգանական թափոնների օքսիդացման միջոցով: Ընկերության վերջին նորարարությունը DNV-B14 ալմաստի տեսակ է, որը «կարելի է կիրառել և կառավարել սենյակի ջերմաստիճանի պայմաններում, ինչը հնարավորություն է տալիս օգտագործել քվանտային մեխանիկայի որոշ տարօրինակ հատկություններ, ինչպիսիք են խճճվածության և սուպերպոզիցիայի սկզբունքները», - ասում է Դենիել Թվիչենը:
Սինթետիկ ալմաստներն ունեն նաև այլ օգտակար հատկություններ: Բրիտանական լազերային տեխնոլոգիաների մասնագետ, «Opsydia»-ի արտադրության ղեկավար Լյուիս Ֆիշը նշում է. «Ալմաստն ունի ծայրահեղ յուրահատուկ նյութային հատկություններ, դրա ջերմահաղորդականությունն արծաթից և պղնձից ավելի բարձր է, այն ունի բարձր դիմադրողականություն ճառագայթման հանդեպ և չեզոք է քիմիական նյութերի մեծ մասի նկատմամբ»:
«Opsydia»-ն ներկայումս մշակում է ալմաստի վրա հիմնված սարքերի օգնությամբ ճշգրիտ լազերային պրոցեսներ, օրինակ՝ ալմաստի մեջ էլեկտրոնային սխեմաների եռաչափ զանգվածներ է փորագրում, մասնավորապես քիմիական վերլուծություների համար: «Ալմաստե սենսորները կարող են դիմակայել կոշտ քիմիական միջավայրին՝ չդրսևորելով բացասական ազդեցություն չափումների վրա», - մանրամասնում է Ֆիշը:
Իհարկե, այս տեսակի փորձերի համար նպատակահարմար չէ հույսը դնել հազվագյուտ, արժեքավոր և անկանխատեսելի չափերի բնական ալմաստների վրա: Սինթետիկ ալմաստները մեծ հնարավորություն են տալիս հետազոտությունների համար:
Մարտկոցի նոր տեսակ
Լաբորատորիայում աճեցված ալմաստներն օգտագործվում են նաև բարձր տեխնոլոգիաների մեջ: Օրինակներից մեկը Սան-Ֆրանցիսկոյում գտնվող NDB ընկերությունն է, որի նպատակն է, ըստ գործադիր տնօրեն Նիմա Գոլշարիֆիի՝ «վերասահմանել մարտկոցի բնույթը»: Ընկերության անվանունը վերծանվում է «Nano Diamond Battery», իսկ դրա արտադրած սարքն «արևային մարտկոցի նման էլեկտրաէներգիա է գեներացնում», - բացատրում է Նիմա Գոլշարիֆին: «Արևի լույսի փոխարեն այն օգտագործում է ռադիոակտիվ քայքայիչ ճառագայթումը, ինչի շնորհիվ NDB-ն կախված չէ կլիմայից և կարող է էլեկտրաէներգիա ապահովել առանց ընդհատումների»։
Միջուկային թափոնների մնացորդները աճի պրոցեսում ներառվում են մանր սինթետիկ ալմաստների մեջ և ստացված ճառագայթումն օգտագործվում է հեռախոսների և մեքենաների սնուցման համար: Այս ամենը կարելի է անել ապահով կերպով, կարծում են ընկերությունում: Արդեն այս տարի NDB-ն ակնկալում է ստանալ առաջին աշխատող նմուշը:
Գոհարագիտություն
Չնայած նրան որ NDB-ի նման ընկերությունները գործում են բոլորովին այլ ոլորտում, քան սինթետիկ ադամանդներ օգտագործող ոսկերիչները, երկուսն էլ նպաստում են CVD տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացմանը, և արդյունքում՝ քարերի գների նվազման միտումին:
«2018 թվականին մեկ կիլոգրամ սինթետիկ ալմաստների արտադրության արժեքը կազմում էր 2,4 միլիոն դոլար, այսօր այդ թիվը նվազել է մինչև 40 հազար դոլար մեկ կիլոգրամի համար», - հայտնում է Գոլշարիֆին: «Տեխնոլոգիաների առաջընթացով մոտ ապագայում մենք ակնկալում ենք գների շարունակական իջեցում, ինչն ավելի գրավիչ կդարձնի նաև մեր տեխնոլոգիան»:
«Element Six»-ը լրացուցիչ ապացույց է բերում առ այն, որ արդյունաբերական նշանակության ալմաստների սինթեզումը ձեռք ձեռքի տված է ոսկերչական նշանակության արհեստական ալմաստների հետ: «De Beers»-ի «Lightbox Jewelry» ապրանքանիշն, օրինակ, ստեղծվեց երբ ընկերությունը կիրառեց «Element Six»-ի արտոնագրած CVD տեխնոլոգիան ադամանդե զարդերի վրա: «Ներառումների վերահսկումն ու խառնուրդների նվազեցումը հիանալի հիմք են քվանտային հատկությունների, բայց դրա հետ մեկտեղ հիմք են նաև ադամանդների բարձր գույնի և մաքրության», - ասում է Թվիչենը: «Զարմանալի է, որ նույն արատները, որոնք ադամանդներին դարձնում են վարդագույն, ունեն նաև արտասովոր քվանտային հատկություններ»:
Այս արատների օգտագործումը կարող է հանգեցնել հեղափոխական առաջընթացի առողջապահության, անվտանգության և զվարճանքի ոլորտներում, դրա հետ մեկտեղ կբերի տարբեր գույնի ադամանդների ստեղծմանը: Հետևաբար, զարմանալի չէ, որ Թվիչենը ադամանդն անվանում է «կատարյալ գերնյութ»: