Сотрудники Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН доказали, что в области высоких давлений и температур расплав германия действует как катализатор синтеза алмаза и позволяет получить кристаллы с уникальными люминесцентными характеристиками.

В одном из журналов группы Nature, который называется Scientific Reports, опубликована статья российских ученых «Германий: новый катализатор синтеза и новая оптически активная примесь в алмазе». Специалисты из Новосибирска, выполняя исследования по гранту Российского научного фонда, доказали, что в области высоких давлений и температур при значительной длительности экспериментов расплав германия действует как катализатор синтеза алмаза.

При этом, как показали результаты спектроскопических исследований, синтезированные кристаллы алмаза содержат новые оптические центры, обладающие уникальными люминесцентными характеристиками: даже при комнатной температуре энергия излучаемых квантов света (фотонов) сконцентрирована в узком спектральном диапазоне.

«Установлено, что природа новых центров связана именно с примесью германия. Атомы этого вещества способны встраиваться в решетку кристалла в процессе его роста, замещая часть атомов углерода и образуя германий-вакансионные точечные дефекты. Полученные алмазы потенциально могут быть использованы в качестве источников одиночных фотонов в различных квантовофизических применениях», — рассказывает заведующий лабораторией экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Юрий Николаевич Пальянов.

По словам ученых, говорить о реальных устройствах пока еще рано. Однако, потенциально, можно рассматривать целый спектр перспективных применений, где примесные центры выступают в роли эффективных источников одиночных фотонов. Это и квантовые вычисления, и более широкий набор устройств квантовой обработки информации. Кроме того, алмазы с азот-вакансионными центрами уже показали свою перспективность для высокочувствительнай магнитометрии с нанометровым разрешением и биосенсорики.

Разработанный новосибирскими учеными экспериментальный подход к синтезу алмаза создает также реальные перспективы для получения кристаллов алмаза с новыми необычными свойствами, которые найдут применение в различных областях науки и промышленности.