Ультрафиолет способен испарить алмаз

Ученые из Университета Макуайра в Австралии во время исследования случайно сделали неожиданное открытие: УФ-лучи уничтожают атомы алмаза. Скорость утраты атомов невелика: для удаления одного микрограмма (1 х 10^–9 кг) вещества нужно держать алмаз под ультрафиолетовой лампой около 10 миллиардов лет. Тем не менее, этот факт имеет большую практическую ценность.

Многие новейшие технологии в науке и технике, от квантовых коммуникаций до вычислительных систем, требуют внедрения в алмаз на микро или наноуровне. Для этого алмазы обычно подвергают травлению лазером, или абляции. Лазер "выжигает" атомы углерода, но оставляет после себя грубо обработанную поверхность со значительной графитизацией алмаза.

При снижении мощности лазера ниже порога абляции начинается процесс десорбции (удаления поглощенного алмазом вещества), в ходе которого от поверхности отрываются и возбужденные атомы углерода. Обработка поверхности таким способом получается более тонкая, так как удаляется меньше вещества. При этом физик Рич Милдрен и его команда вслед за российскими учеными установили, что ультрафиолетовый лазер не образует графита на поверхности алмаза.

Группа Милдрена более детально исследовала свойства этого процесса и определила, что он может проходить только в присутствии кислорода, и лазер для него вообще не обязателен. Очень медленно десорбция алмаза происходит даже при облучении его обычной ультрафиолетовой лампой. Линейная зависимость между мощностью излучения и скоростью удаления атомов углерода позволяет легко контролировать процесс.

Эффект был обнаружен австралийцами случайно, когда они построили лазер с алмазом в качестве рабочего тела. По словам Милдрена, ученые хотели доказать, что алмаз может работать на таких длинах волн, которые недоступны другим материалам, и ультрафиолет был только одним из примеров.

Ультрафиолетовый лазер работал всего 10 минут, после чего выходил из строя. Исследование проблемы показало, что УФ-излучение приводило в негодность рабочее тело. "Это плохая новость для производителей лазеров, но хорошая для исследователей", – говорит Милдрен. На практике ультрафиолетовая десорбция может использоваться, например, для полировки поверхностей алмазов.