Впервые определена концентрация водорода в алмазе
5 июня 2024 г.
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН совместно с Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе РАН впервые определили концентрацию водорода в алмазе. Результаты опубликованы в Chemical Geology.
Установлено, что для разных алмазов концентрации составляют от 10 до 50 миллионных долей (ppm). Возможность количественного анализа водорода позволит определять роль этого элемента в алмазообразовании и создавать необходимые условия для производства синтетических алмазов с заданными свойствами.
Водород, первый по времени рождения и по количеству атомов во Вселенной элемент, играет важнейшую роль как в живых системах, так и в геологической истории нашей планеты. Между тем его концентрация в алмазе, который образуется на глубинах в сотни километров и несет информацию о минералах и элементах из этих глубин, до последнего времени была неизвестной из-за аналитических сложностей. Было лишь известно, что примесь водорода входит в кристаллическую структуру алмаза, замещая атомы углерода и азота, и влияет на оптические, электрические и другие физические свойства алмаза. Однако оценка степени этого влияния оставалась невозможной из-за отсутствия количественных данных о содержании водорода в алмазе.
Ранее были попытки определить концентрацию водорода различными методами, от чисто химических до ядерно-физических, но они давали разные оценки, от миллионных долей до одного процента. Ученые ГЕОХИ РАН и ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН имплантировали определенные дозы водорода в алмаз и использовали его в качестве эталона для дальнейших анализов с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов (SIMS). В этих же кристаллах количество водорода оценивалось по интенсивности поглощения в определенных частях спектра инфракрасного (ИК) излучения.
В результате для алмазов из различных районов были определены концентрации водорода от 10 до 50 частей на миллион (ppm). «Более того, была установлена связь концентрации водорода в алмазах с величиной поглощения спектра в ИК-излучении, что делает возможным теперь определять концентрации водорода с помощью экспрессного метода ИК-спектроскопии», – рассказал главный научный сотрудник лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ РАН, д.г.-м.н., член-корреспондент РАН Феликс Каминский.
Источник: ГЕОХИ РАН.
Метки: ГЕОХИ РАН