В журнале Diamond and Related Materials (ИФ 4,3) опубликована статья с участием сотрудников Института Надолинного В.А., Рахмановой М.И., Комаровских А.Ю. и Юрьевой О.П.
“Defect formation in plastically deformed natural Ib, IaAB, IaB, and low nitrogen diamonds", Nadolinny V.A., Palyanov Yu.N., Rakhmanova M.I., Borzdov Yu.M., Komarovskikh A.Yu., Yelisseyev A.P., Yurjeva O.P., Shatsky V.S., Ragozin A.L. // Diamond and Related Materials. 2025. V. 154. 112207:1-8. DOI: 10.1016/j.diamond.2025.112207. Посмотреть статью
Характерная люминесценция при 490.7 нм ‒ индикатор пластической деформации в октаэдрических алмазах.
Присутствие азота в пластически деформированных алмазах обуславливает появление коричневой окраски.
В обзорной статье обобщаются результаты более 10 исследовательских работ, выполненных с участием авторов и посвященных пластически деформированным алмазам. Как известно, пластическая деформация в алмазе протекает путем скольжения атомарных плоскостей (111). В ходе исследований было установлено, что оборванные связи углерода в ядрах образующихся краевых дислокаций во многом определяют свойства пластически деформированных кристаллов алмаза. Эти дефекты можно обнаружить по характерной люминесценции на длине волны 490.7 нм, а также по спектру ЭПР с электронным спином S=1/2 и g-фактором 2.0031. Но наиболее интересные эффекты наблюдаются тогда, когда в кристаллах присутствует азот. В алмазах типа Ib, где азот распределен равномерно в форме одиночных атомов (С центр), электроны переходят с атомов азота на оборванные связи в ядре дислокаций. При этом образуются термически стабильные состояния примесного азота N+, температура отжига которых соответствует температуре разрушения ядер дислокаций. В кристаллах типа IаА, где основным агрегатным состоянием примесного азота являются А центры (пары атомов азота в ближайших положениях решётки), пластическая деформация разрывает связь N-N, смещая атомы азота на разные расстояния. Для образующихся центров также происходит перенос электрона на систему оборванных связей в ядре дислокаций. Образование таких комплексов с переносом заряда обуславливает появление коричневой окраски в пластически деформированных алмазах. Однако не все деформированные алмазы меняют цвет. В кристаллах типа IaB, где азот образует комплексы из четырех атомов вокруг вакансии (B центры), пластическая деформация приводит к их разрушению на С центр и N3V центр (три атома азота вокруг вакансии). В этом случае С центр ведёт себя как донор электрона, а N3V ‒ как акцептор, и такие алмазы остаются бесцветными после пластической деформации.
Результаты работы востребованы для диагностики условий роста кристаллов и перспективности месторождений, применения кристаллов алмаза в квантовых приложениях, а также для усовершенствования методологии облагораживания алмазов в ювелирных целях.
Схема образования характерных дефектов при пластической деформации Ib, IaAB, IaB и низкоазотных кристаллов алмаза
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации – проекты № 121031700313-8 и № 122041400159-3.