Драгоценные камни

ЧЕРНЫЙ АЛМАЗ. КАРБОНАДО.

Существует несколько категорий алмазов, которые условно можно назвать черными. Это и темная непрозрачная алмазная крошка — так называемый «борт», и обладающие радиально-лучистым строением темно-серые «баллас», которые также называют «алмазами Кунца». К этой группе можно отнести и непрозрачный фрамезит, образующий плотные мелкозернистые массы.

В ювелирном деле обычно используются черные «алмазы пике». Так называют обычные монокристаллические алмазы с большим количеством структурных примесей и включений самородного железа и сульфидов, которые и придают этим камням темно-серую или черную окраску. Подобные черные алмазы из Саха-Якутии, насыщенные включениями магнетита получили название «якутит».

Но все-таки чаще всего, черным алмазом называют карбонадо, который отличается от других темно-серых и черных алмазов поликристаллической структурой и пористым строением.

Благодаря своим необычным свойствам, этот камень стал прообразом «сверхалмаза» будущего, который ученые уже не одно десятилетие пытаются синтезировать, превзойдя саму природу. Ведь ценность алмазов определяется не только великолепным сверкающим блеском бриллиантов. Истинный потенциал этих уникальных камней еще далеко не изведан.

В последние годы черные алмазы становятся всё более популярными. Не в последнюю очередь это объясняется тем, что их достаточно широко рекламируют некоторые знаменитые ювелирные компании. Это прибыльный бизнес. Ведь еще совсем недавно подавляющее большинство так называемых «черных алмазов» причисляли к отходам (борт) и стоили они по сравнению с бесцветными и цветными алмазами просто копейки. И в наши дни фактическая цена на черные алмазы составляет менее 5% от стоимости бесцветных.

В ювелирных изделиях обычно используются низкосортные черные алмазы (каковых в природе подавляющее большинство), чья окраска усилена облучением. Они нередко обладают остаточной радиоактивностью, а их цвет неустойчив к нагреву. Такие камни часто имеют зеленоватый оттенок. К черным алмазам также относят синтезированные технические алмазы, в которых присутствуют включения металлов-катализаторов.

Что касается настоящих алмазов карбонадо, то в ювелирных украшениях они не используются. Из-за поликристаллической структуры, пористого строения, а также сверхвысокой твердости обрабатывать их практически невозможно.

Внешне карбонадо не производят большого впечатления. Они выглядят, как простые обожженные камни. Их обнаружили пока только в Бразилии и Центральной Африке. Но эти, непритязательного вида образцы являются самыми настоящими алмазами, но только алмазами необычными. Их назвали за внешнее сходство с обыкновенным углем (лат. carbo — уголь).

Эти загадочные камни известны людям не одно столетие. Самыми крупными алмазами карбонадо являются найденные в Бразилии «Серджио» (3167 карат) и «Ослиная голова» (около 2000 карат). Сейчас известно, что карбонадо содержат в виде включений: самородное железо, аморфный углерод, а также серебро и медь. Но как они образовались, с точностью до сих пор не может ответить никто. Характеристики карбонадо во многом не совпадают с таковыми у обычных монокристаллических алмазов.

Существует ряд гипотез о происхождении карбонадо. Из них наиболее правдоподобной кажется версия о их внеземном происхождении. Ведь алмазы находят не только в кимберлитовых трубках, но и в метеоритах, а также импактитах — горных породах, потерпевших значительные изменения в результате падения крупных болидов.

Как известно, обычные алмазы образуются из обыкновенного углерода, меняющего свою кристаллическую структуру при очень высокой температуре (порядка 1500°C) и огромном давлении. Но формируются они не в кимберлитах. Эта вулканическая горная порода является всего лишь их проводником, — с колоссальной двухсоткилометровой глубины на земную поверхность.

В земной мантии, под воздействием колоссального давления углерод спрессовывается в единый очень плотный кристалл. Совсем другое дело — карбонадо, испещренный изнутри пустотами, которых у минерала образованного при огромном давлении, практически не существует. При этих условиях трещины всегда чем-то заполняются, а у черных алмазов карбонадо они ничем не заполнены.

К тому же в отличии от обычных алмазов, состоящих из одного кристалла, карбонадо состоят из миллионов кристаллов, связанных воедино. Поэтому ученые пришли к выводу, что эти черные алмазы образуются совсем по-другому и очевидно, процесс их кристаллизации проходит при достаточно низком давлении. Месторождения карбонадо единичны и при этом довольно компактны, что тоже является веским аргументом в пользу теории о их внеземном происхождении.

Наиболее распространенная гипотеза: карбонадо родились при взрыве «сверхновой». В этом случае их уникальное строение объясняется тем, что они образовались в космическом вакууме. После колоссального взрыва раскаленные кристаллы углерода спекались друг с другом, образуя единый алмаз. При этом частицы других минералов оказались внутри, чем и объясняется черный цвет этих камней. А на Землю их доставили крупные метеориты.

Карбонадо удивляют не только своими большими размерами. Благодаря поликристаллической структуре эти черные алмазы значительно тверже обычных. Их практически невозможно распилить, разрезать, обработать каким либо другим способом. Ведь у обычного «несокрушимого» алмаза на самом деле существует множество слабостей. Он лучше всего разделится там, где его кристаллические связи наиболее слабы, что позволяет огранщикам идеально расколоть крупный алмаз, найдя эту естественную плоскость.

Это слабая сторона всех монокристаллических алмазов. Поэтому их трудно использовать в области высоких технологий. Но копируя поликристаллическую структуру карбонадо, ученым удалось добиться многого.

При обычном синтезе алмазов имитируются естественные условия их земного образования. Теория происхождения черного алмаза карбонадо в межзвездном вакууме дала еще один, принципиально новый способ производства искусственных алмазов — без высоких давлений. При этом методе космический вакуум имитируется в лаборатории. Процесс синтеза, известный как химическое осаждение из газовой фазы, заключается в следующем.

Крошечный алмаз помещают в вакуумную камеру; при температуре около 2000°С в нее поступают метан (CH4) и водород. Их подвергают микроволновому излучению, под воздействием которого из метана высвобождаются атомы углерода, которые оседают на алмазе. В результате он начинает расти.

Подобным образом удается вырастить не только одиночные кристаллы. К примеру, берется обычная кремниевая пластина, на которую наносится тончайший слой алмазной пыли. Ее помещают в подобную вакуумную камеру. В процессе роста кристаллы срастаются друг с другом, образуя большой единый алмаз.

В результате этого метода удалось получить совершенно новый тип алмазов — они намного прочнее и крупнее, чем созданные когда-либо ранее. И их можно выращивать в свободной поликристаллической форме, не встречающейся в земной природе.

Конечно, до внедрения этой технологии в массовое производство еще далеко. Но то что люди научились за считанные дни создавать то, на что у природы уходят миллиарды лет, — уже реальность. Причем изготовленные в лаборатории алмазы во многом превосходят натуральные. В перспективе, замена привычного кремния таким совершенным материалом как алмаз сулит революционные перемены в области электроники и нанотехнологий. Ведь изготовленный таким методом алмазный полупроводник, будучи в сотни раз более тонким чем человеческий волос, по прочности не уступит крепкому железному гвоздю.