Учёные создали алмазы при комнатной температуре с помощью электронного излучения

Изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, показывают преобразование молекул адамантана в алмазные структуры под электронным облучением. Автор: 2025 Nakamura et al. CC-BY-ND

Исследователи из Токийского университета разработали революционный метод создания искусственных алмазов при комнатной температуре и низком давлении с использованием электронного излучения. Этот подход не только позволяет синтезировать наноалмазы, но и защищает органические образцы от повреждений, обычно вызываемых электронным лучом.

Профессор Эйити Накамура и его команда использовали молекулы адамантана (C₁₀H₁₆), которые имеют такую же тетраэдрическую углеродную структуру, как и алмаз. При облучении электронами с энергией 80-200 кэВ в вакууме в течение десятков секунд происходило расщепление C-H связей и образование новых C-C связей, что приводило к формированию наноалмазов диаметром до 10 нанометров.

«Этот пример синтеза алмаза — окончательное доказательство того, что электроны не разрушают органические молекулы, а позволяют им проходить четко определенные химические реакции, если мы наделяем молекулы подходящими свойствами для облучения», — заявил Накамура.

Метод имеет значительные последствия для электронной литографии, поверхностной инженерии и электронной микроскопии. Он также поддерживает теорию о том, что образование алмазов в метеоритах и углеродистых осадочных породах может быть вызвано воздействием высокоэнергетических частиц.

Исследование открывает новые возможности для создания легированных квантовых точек, необходимых для квантовых компьютеров и сенсоров.

Исследование опубликовано в журнале Science: Rapid, low-temperature nanodiamond formation by electron-beam activation of adamantane C–H bonds. DOI: 10.1126/science.adw2025