CC BY
0Полимер без добавок начал термически разлагаться уже по прошествии 3-х минут и имеет самое низкое ВОЙ. Наиболее продолжительное ВОЙ имеет образец с добавлением стабилизатора СО3 (более 40 минут). Чуть менее стабильным оказался образец с добавлением СО4 (почти 34 минут). В то же время образец, имеющий в своем составе третий серосодержащий стабилизатор Y-меркаптан продемонстрировал самое малое ВОЙ среди стабилизированных образцов.
Заключение. Показана высока эффективность стабилизаторов, содержащих серу (СО3, СО4), однако, в случае Y-меркаптана несмотря на наличие серы, данный стабилизатор оказался наименее эффективным.
Литература
1. Mankar V. H., Chhavi (2020) Sterically Hindered Phenols as Antioxidant // European Journal of Molecular & Clinical Medicine, vol. 7, no. 7, P. 3481-3491.
2. Синтез и исследование антиокислительных свойств новых серосодержащих производных пространственно-затрудненных фенолов / А. Е. Просенко, Е. И. Терах, Н. В. Канда-линцева [и др.] // Журнал прикладной химии. 2001. Т. 74. № 11. С. 1839-1842.
3. Wang, Y.; Feng, G.; Lin, N.; Lan, H.; Li, Q.; Yao, D.; Tang, J. Degradation and Life Prediction of Polyethylene. Encyclopedia. URL: https://encyclopedia.pub/entry/42013.
DOI: 10.24412/cl-37269-2024-1-256-259
ПРИМЕСНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДАМИ НРНТ И БАРС АЛМАЗОВ
Федотова М.А.1, Эверстова Д.Г.2, Иванов М.А.1
1 Северо-восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, г. Якутск 2 Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, г. Якутск
Объектами исследования являются 22 выращенных методами НРНТ и БАРС алмаза, ограненных в форме Кр-57. Методом ИК-спектроскопии были обнаружены азот в одиночной и агрегированных формах, также водород и другие дефекты. Вычислены концентрации выявленных дефектных центров. В образцах, выращенных НРНТ-методом, выявлены В- и Х-цен-тры; в алмазах БАРС - С-, А-, В-, Х-, Н-центры, определены их концентрации. Описана люминесценция исследованных образцов.
Выращенные в лабораторных условиях алмазы являются аналогами природных, имея одинаковые с ними кристаллическую структуру, физические и химические свойства. Поскольку отличить их можно по примесному составу, для идентификации природных/синтетических алмазов требуется специальное лабораторное оборудование, основанное на физических методах. Одним из основных методов диагностики алмаза является ИК-спектроскопия. В данной работе ставилась цель определить примесные дефекты и их концентрации в 22 синтетических ограненных в форме Кр-57 алмазах, 12 из которых были выращены методом НРНТ (high pressure high temperature), и 10 - методом БАРС (беспрессовый аппарат разрезная сфера). Вес образцов варьировался от 0,15 до 1,16 карат.
Спектры регистрировались на ИК-микроскопе Perkin-Elmer Spotlight 200i (Perkin Elmer Inc., США). Обработка спектров проводилась методом базовой линии и нормирования по 3 точкам в программе Excel. В настоящее время используют разные методики расчета концентраций дефектных центров, которые применяются к различным типам алмаза по физической классификации. В данной работе для расчета концентрации А- и В- агрегированного азота в смешанном типе алмаза был использован унифицированный метод, предложенный в работе [1]. Для «чистых» типов алмаза использовался метод линейной зависимости содержания при-
месей от коэффициента поглощения соответствующих спектральных максимумов [2]. За концентрацию водорода и бора были приняты значения их коэффициентов поглощения и обозначены в усл.ед., что также принято в реализации упомянутого унифицированного метода.
Выращенные методом НРНТ ограненные алмазы были бесцветными за исключением двух образцов, в которых наблюдался ясно различимый голубой цвет. Образцы были средней чистоты, так как имели различные видимые включения от незначительных до больших размеров. В синтетических алмазах, выращенных методом НРНТ, характерно присутствие металлических включений, облаков и трещин. При выращивании методом НРНТ кристалл алмаза может «улавливать» частички металла из расплавленного флюса, который в основном состоит из железа, иногда из никеля или кобальта [3]. В некоторых исследованных кристаллах алмаза наблюдались темные включения с металлическим блеском или же они казались прозрачными из-за сильного отражения света от его поверхности. Также была обнаружено, что образцы данной группы инертны под УФ-излучением.
1Л
ад
о
о sao
а) б)
Рис. 1. Спектры образцов, выращенных методом НРНТ: а - образец М-1, б - образец М-10
В ИК-спектрах группы алмазов, выращенных методом НРНТ (рис. 1), обнаружены поглощения в пиках 1054 см-1, 1331 см-1. Эти линии тесно связаны друг с другом и соответствуют Х-центру [5], который наблюдается лишь в выращенных алмазах. Также были обнаружены пики в полосах поглощения 2803 см-1 и 2941 см-1, которые отвечают примеси бора и наблюдались у 6 образцов. Бор вызывает голубой цвет в алмазе, так у 2-х образцов с видимым голубым цветом наблюдалась самая высокая концентрация бора. У одного образца наблюдался А-центр, концентрация которого составляет около 4 ppm. Считается, что алмазы, выращенные методом НРНТ, относятся исключительно к типу II. В данном случае, так как концентрация А-агрегированного азота исключительно низка, можно отнести данный образец к типу IIb. Таким образом, 6 образцов данной группы были отнесены к типу 11а, а также 6 образцов - к типу IIb (таблица 1).
Таблица 1. Концентрации примесей образцов, выращенных методом HPHT_
№ Образец А-центр, ppm Бор, усл.ед. Х-центр, усл.ед
1 САМ-1 0,9 0,4
2 САМ-2 - 0,7 0,3
3 САМ-3 - - 0,2
4 САМ-4 - - -
5 САМ-5 - - 0,3
6 САМ-6 - 1,5 0,4
7 САМ-7 - 3,1 0,1
8 САМ-8 - - 0,3
9 САМ-9 - 1,3 0,4
10 САМ-10 - - 0,4
11 САМ-11 - 1,3 0,5
12 САМ-12 - - 0,1
Для группы кристаллов, выращенных методом БАРС, характерна высокая степень чистоты, так как процесс синтеза позволяет контролировать содержание примесей в кристаллической решетке алмаза. Также благодаря такой возможности, алмазы могут иметь разнообразные цветовые оттенки, включая фантазийные цвета [4]. Исследованные образцы данной группы имели фантазийный желтый цвет различной интенсивности.
В ИК-спектрах образцов БАРС зарегистрированы полосы поглощения: 2688 см-1, что соответствует наличию примеси водорода; 1344 см-1 и 1131 см-1, что отвечает С-центру; 1282 см-1 и 1175 см-1 - А- и В-дефекты, соответственно; также 1054 см-1, что отвечает Х-центру (рис. 2). Данные вычисленных концентраций по зарегистрированным спектрам показали, что в соответствии с увеличением концентрации примеси одиночного С-центра в алмазе увеличивалась и интенсивность цвета образцов. Например, образец Н-2 имел самое низкое содержание азота из всей группы образцов и, соответственно, у него проявилась самая низкая интенсивность желтого цвета.
По нашим наблюдениям, коричневый и желтый составляющие цвета 4-х образцов накладывались друг на друга, поэтому цвет этих образцов казался более насыщенным. Даже если у образца низкая концентрация одиночного азота, за счет коричневого цвета, который проявляется из-за наличия пластической деформации в алмазе, наблюдался яркий желто-коричневый цвет. Среди образцов, выращенных методом БАРС, 7 образцов отнесены к типу 1аА+1Ь, 2 - к типу 1аАВ + 1Ь, 1 образец - к типу 1Ь (таблица 2).
Таблица 2. Концентрация примесей образцов, выращенных методом БАРС
№ Образец С-центр, ррт А-центр, ррт В-центр, ррт Х центр, усл.ед Водород усл.ед Люминесценция
ДВ КВ
1 САН-1 169,5 44,7 - 1,6 0,8 - -
2 САН-2 14,8 - - 0,4 0,9 - -
3 САН-3 128,4 168,4 - - 0,7 Сильная Слабая
4 САН-4 138 155, 105,3 - 0,9 Умеренная Слабая
5 САН-5 139,8 145,2 112,1 1,1 0,9 Слабая -
6 САН-6 120,7 52,3 - 1 0,7 Слабая -
7 САН-7 166,4 73,9 - 1,5 0,7 Слабая -
8 САН-8 166,8 74,1 - 1,5 0,7 - -
9 САН-9 132 39,6 - 1,1 0,9 - -
10 САН-10 112,6 26,8 - 1 0,8 - -
У группы образцов алмазов, выращенных методом БАРС, наблюдалась люминесценция. В работе [5] указывается, что у выращенных алмазов интенсивность свечения в КВ УФ области бывает выше, чем в ДВ УФ области. В 5 образцах наблюдалась желтая люминесценция, при этом в КВ области люминесцировали только 2 образца. При сравнении дефектных центров этих образцов было замечено, что только у этих 2-х образцов отсутствует Х-центр.
Стоит обратить внимание и изучить этот вопрос детальнее, так как, возможно, Х-центр отвечает за тушение люминесценции в алмазах.
Таким образом, результаты исследования показали следующее. Образцы алмазов, выращенных методом НРНТ, относились к типу IIa и IIb (50/50). Установлено, что при концентрации примеси бора выше 1,55 усл.ед. в алмазах, выращенных методом НРНТ, наблюдается видимый голубой цвет. Алмазы, выращенные методом БАРС, содержали С-, А-, В-, Н-, Х-центры. Большинство из них отнесены к смешанному типу IaA+Ib и IaAB + Ib, при этом 1 образец принадлежал к чистому типу Ib.
Концентрация С-центра в алмазе напрямую влияет на интенсивность желтого цвета. Однако при наличии дополнительной коричневой составляющей образец приобретает интенсивный желто-коричневый цвет. Яркий чистый желтый цвет у алмаза, выращенного методом БАРС, наблюдался при концентрации одиночного атома азота более 100 ppm.
По чистоте алмазы, выращенные методом БАРС, были лучшими среди исследованных в данной работе, соответствующими 1-2 по стандартной оценке. Чистота алмазов, выращенных методом НРНТ, соответствовала 3-7. Половина образцов, выращенных методом БАРС, люминесцировала желтым цветом в длинноволновой области, 2 образца из них люминесциро-вали также в коротковолновой области УФ-излучения. При этом НРНТ-алмазы были инертны под УФ-излучением.
Литература
1. Хачатрян Г.К. Азот и водород в алмазах мира как индикаторы их генезиса и критерии прогноза и поисков коренных алмазных месторождений: дис. ...канд. гео.-мин. наук : 25.00.11.,25.00.05/ Хачатрян Галина Карленовна; ФГУП ЦНИГРИ. - Москва, 2016. - 254 с.
2. Boyd S.R. Infrared absorption by the B nitrogen aggregate in diamond/ S.R. Boyd, I. Ki-flawi, G.S. Woods // Phil. Mag. B. 1995. V. 72. P. 351-361.
3. Лагутенков, А. А. Идентификация синтетических алмазов / А. А. Лагутенков // Международный научный журнал «Символ науки». 2017. № 02-2/2017. С. 42-47.
4. Пальянов Ю. Н., Малиновский И. Ю., Борздов Ю. М., Хохряков А. Ф., Чепуров А. И., Годовиков А. А., Соболев Н. В. Выращивание крупных кристаллов алмаза на беспрессовых аппаратах типа «разрезная сфера» / Пальянов Ю. Н. и др.// Доклады Академии наук СССР. 1990.№ 5. С. 1221-1224.
5. Серов Р.С., Машкина А.А. Исследование бесцветных синтетических HPHT бриллиантов российского производства / Серов Р.С., Машкина А.А. [Электронный ресурс] // Геммологический Центр МГУ: [сайт]. URL: https://www.gem-center.ru/Colorless-russian-HPHT.htm (дата обращения: 01.08.2024).
