Наноструктурирование кристаллических зерен природного алмаза ионизирующим излучением

Abstract

Исследованы кристаллические зерна природного алмаза типа II a (средняя масса зерна ~ 1 мг), облученные в атомном реакторе флюенсом ~ 10<SUP>21</SUP> см<SUP>-2</SUP> нейтронов. Облучение приводит к уменьшению макроскопической плотности зерна на 40%. Впервые зарегистрирован квадратурный сигнал электронного парамагнитного резонанса с g-фактором 2.00006 и временем парамагнитной релаксации >10<SUP>-5</SUP> c. Возможной причиной появления этого сигнала в облученном алмазе являются метастабильные нескомпенсированные электронные спины, находящиеся на внутренней поверхности нанопор. Подобный сигнал наблюдается и в порошке фуллерита C<SUB>60</SUB>. Результаты спектроскопии электронного парамагнитного резонанса облученных алмазов согласуются с данными спектроскопии комбинационного рассеяния света (появление аномально широкой полосы с максимумом при 950 см<SUP>-1</SUP> вместо узкой одиночной линии 1332 cм<SUP>-1</SUP> в исходном образце) и электронной микроскопии (появление наноструктурированности). Установлено, что наноструктурирование алмаза под воздействием ионизирующего излучения приводит к появлению электропроводности на постоянном токе с энергией активации 0.17 эВ в диапазоне температур 30—300<SUP>o</SUP>C.