RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2024

 / 

Июнь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Алмазная фаза углерода в космосе и возможности её обнаружения спектроскопическими методами

† 
Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, Ленинский просп. 31, Москва, 119991, Российская Федерация

Возможность существования алмазной фазы углерода в космическом пространстве является темой многочисленных экспериментальных и теоретических исследований. В статье представлено обсуждение основных механизмов формирования наноалмазов и результаты экспериментальных спектроскопических и структурных исследований нано- и микроалмазов из метеоритов. Проводится сравнение спектроскопических свойств алмазов разного размера. Инфракрасная спектроскопия позволяет идентифицировать С—Н-группы на поверхности горячих наноалмазных зёрен. Обнаружение азотных дефектов в наноалмазах спектроскопическими методами крайне затруднительно. Показано, что люминесценция примесных дефектов, в частности центра кремний—вакансия (SiV), реально присутствующего в метеоритных наноалмазах, открывает принципиальную возможность их обнаружения методами наблюдательной астрономии.

Текст pdf (797 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2024.02.039656
Ключевые слова: алмаз, наноалмаз, метеорит, межзвёздная пыль
PACS: 61.46.−w, 78.40.−q, 81.05.ug, 95.85.Jq (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2024.02.039656
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/6/b/
2-s2.0-85200121017
2024PhyU...67..561S
Цитата: Ширяев А А "Алмазная фаза углерода в космосе и возможности её обнаружения спектроскопическими методами" УФН 194 600–617 (2024)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 9 июня 2023, доработана: 21 февраля 2024, 27 февраля 2024

English citation: Shiryaev A A “Diamond phase in space and the possibility of its spectroscopic detection” Phys. Usp. 67 561–576 (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2024.02.039656

Список литературы (192) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Saslaw W C, Gaustad J E Nature 221 160 (1969)
  2. Duley W W Astrophys. Space Sci. 150 387 (1988)
  3. Allamandola L J et al Astrophys. J. 399 134 (1992)
  4. Allamandola L J et al Science 260 64 (1993)
  5. Lewis R S et al Nature 326 160 (1987)
  6. Jørgensen U G Nature 332 702 (1988)
  7. Anders E, Zinner E Meteoritics 28 490 (1993)
  8. Lewis R S, Anders E, Draine B T Nature 339 117 (1989)
  9. Daulton T L Ultrananocrystalline Diamond: Synthesis, Properties, and Applications (Eds O A Shenderova, D M Gruen) (Norwich, NY: William Andrew Publ., 2006) p. 23
  10. Ott U Space Sci. Rev. 130 87 (2007)
  11. Ott U Geochemistry 74 519 (2014)
  12. Ott U, Verchovsky A B, Daulton T L Presolar Grains in Extra-Terrestrial Materials: Probing Stars with Stardust (Ed. S Amari) (Amsterdam: Elsevier, 2024)
  13. Guillois O, Ledoux G, Reynaud C Astrophys. J. 521 L133 (1999)
  14. Ерофеев М В, Лачинов П А Записки Императорского Санкт-Петербургского Минералогического общества 24 (2) 263 (1888)
  15. Vdovykin G P Space Sci. Rev. 10 483 (1970)
  16. Nestola F et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117 25310 (2020)
  17. Вальтер А А и др Геохимия (10) 1027 (2003); Valter A A et al Geochem. Int. 41 939 (2003)
  18. Lipschutz M E Science 143 1431 (1964)
  19. Nakamuta Y, Toh S Am. Miner. 98 574 (2013)
  20. Garvie L A G, Németh P, Buseck P R Am. Miner. 99 531 (2014)
  21. Nakamuta Y, Kitajima F, Shimada K J. Miner. Petrol. Sci. 111 252 (2016)
  22. Lorenz C A et al Meteorit. Planet. Sci. 54 1197 (2019)
  23. Németh P et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119 e2203672119 (2022)
  24. Luo K et al Nature 607 486 (2022)
  25. Russell S S et al Science 256 206 (1992)
  26. Grady M M et al Earth Planet. Sci. Lett. 136 677 (1995)
  27. Rubin A E, Scott E R D Geochim. Cosmochim. Acta 61 425 (1997)
  28. Масайтис В Л и др Алмазоносные импактиты Попигайской астроблемы (СПб.: Изд-во Всероссийского научно-исследовательского геологического ин-та им. А.П. Карпинского, 1998); Пер. на англ. яз., Masaitis V L (Ed.) Popigai Impact Structure and its Diamond-Bearing Rocks (Cham: Springer, 2019)
  29. Daulton T L et al Geochim. Cosmochim. Acta 60 4853 (1996)
  30. Fraundorf P et al Ultramicroscopy 27 401 (1989)
  31. Eberl D D, Drits V A, Srodon J Am. J. Sci. 298 499 (1998)
  32. Eberl D D Am. Miner. 109 (1) 2 (2024)
  33. Lyon I C Meteorit. Planet. Sci. 40 981 (2005)
  34. Maul J et al Phys. Rev. B 72 245401 (2005)
  35. Banhart F et al Meteorit. Planet. Sci. 33 A12 (1998), Suppl.
  36. Ming T et al Geochim. Cosmochim. Acta 52 1221 (1988)
  37. Merchel S et al Geochim. Cosmochim. Acta 67 4949 (2003)
  38. Garvie L A J, Buseck P R Meteorit. Planet. Sci. 41 633 (2006)
  39. Garvie L A J Meteorit. Planet. Sci. 41 667 (2006)
  40. Shiryaev A A et al Geochim. Cosmochim. Acta 75 3155 (2011)
  41. Frenklach M et al Appl. Phys. Lett. 59 546 (1991)
  42. Clayton D D et al Astrophys. J. 447 894 (1995)
  43. Shiryaev A A et al Phys. Chem. Chem. Phys. 22 13261 (2020)
  44. Lewis J B et al Meteorit. Planet. Sci. 55 1382 (2020)
  45. Russel S S, Arden J W, Pillinger C T Meteorit. Planet. Sci. 31 343 (1996)
  46. Virag A et al Lunar Planet. Sci. Conf. 20 1158 (1989)
  47. Shiryaev A A et al J. Phys. Condens. Matter 18 L493 (2006)
  48. Braatz A et al Meteorit. Planet. Sci. 35 75 (2000)
  49. Huss G R, Lewis R S Meteoritics 29 791 (1994)
  50. Lewis R S, Huss G R, Lugmair G Lunar Planet. Sci. Conf. 22 807 (1991)
  51. Maas R et al Meteorit. Planet. Sci. 36 849 (2001)
  52. Wallner A et al Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 294 496 (2013)
  53. Фисенко А В, Семенова Л Ф Геохимия (12) 1257 (2010); Fisenko A V, Semjonova L F Geochem. Int. 48 1177 (2010)
  54. Koscheev A P et al Nature 412 615 (2001)
  55. Aghajamali A, Shiryaev A A, Marks N A Astrophys. J. 916 85 (2021)
  56. Verchovsky A B et al Astrophys. J. 651 481 (2006)
  57. Dai Z R et al Nature 418 157 (2002)
  58. Федосеев Д В и др Письма в ЖЭТФ 32 7 (1980); Fedoseev D V JETP Lett. 32 5 (1980)
  59. Федосеев Д В, Варнин В П, Дерягин Б В Успехи химии 53 753 (1984); Fedoseev D V, Varnin V P, Deryagin B V Russ. Chem. Rev. 53 435 (1984)
  60. Fedoseev D V et al Carbon 21 237 (1983)
  61. Чайковский Э Ф, Пузиков В М, Семенов А В Кристаллография 26 219 (1981); Chaikovskii E F, Puzikov V M, Semenov A V Sov. Phys. Crystallogr. 26 122 (1981)
  62. Чайковский Э Ф, Розенберг Г Х Докл. АН СССР 279 1372 (1984); Chaikovskii É F, Rozenberg G Kh Sov. Phys. Dokl. 29 1043 (1984)
  63. Чайковский Э Ф и др Докл. АН УССР. Сер. А (11) 53 (1985)
  64. Чайковский Э Ф и др Поверхность. Физика, химия, механика (9) 98 (1985)
  65. Губин С А и др Химическая физика 9 (3) 401 (1990); Gubin S A Sov. J. Chem. Phys. 8 (3) 662 (1991)
  66. Gutzow I et al Nucleation Theory and Applications (Ed. J W P Schmelzer) (Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2005) p. 256
  67. Raty J-Y, Galli G Nat. Mater. 2 792 (2003)
  68. Barnard A S, Russo S P, Snook I K J. Chem. Phys. 118 5094 (2003)
  69. Stehlik S et al Sci. Rep. 6 38419 (2016)
  70. Ekimov E A et al Diamond Relat. Mater. 136 109907 (2023)
  71. Shenderova O et al Part. Part. Syst. Charact. 31 580 (2014)
  72. Chang S L Y et al Nanoscale Horiz. 3 213 (2018)
  73. Bundy F P et al Carbon 34 141 (1996)
  74. Luth R W, Palyanov Yu N, Bureau H Rev. Mineral. Geochem. 88 755 (2022)
  75. Urey H C, Mele А, Mayeda T Geochim. Cosmochim. Acta 13 1 (1957)
  76. Tielens A G G M et al Astrophys. J. Lett. 319 L109 (1987)
  77. Blake D F et al Nature 332 611 (1988)
  78. Пятернев С В, Першин С В, Дремин А Н Физика горения и взрыва 22 (6) 125 (1986); Pyaternev S V, Pershin S V, Dremin A N Combust. Explos. Shock Waves 22 756 (1986)
  79. Курдюмов А В и др Мартенситные и диффузионные превращения в углероде и нитриде бора при ударном сжатии (Киев: Изд-во "Куприянова" (2005)
  80. Shenderova O A et al J. Phys. Chem. C 115 14014 (2011)
  81. Долматов В Ю Успехи химии 76 375 (2007); Dolmatov V Yu Russ. Chem. Rev. 76 339 (2007)
  82. Marks N A, Lattemann M, McKenzie D R Phys. Rev. Lett. 108 075503 (2012)
  83. Дерягин Б В, Федосеев Д В Рост алмаза и графита из газовой фазы (М.: Наука, 1977)
  84. Ashfold M N R et al Chem. Soc. Rev. 23 21 (1994)
  85. Schwander M, Partes K Diamond Relat. Mater. 20 1287 (2011)
  86. Ребров А К УФН 187 193 (2017); Rebrov A K Phys. Usp. 60 179 (2017)
  87. Хмельницкий Р А УФН 185 143 (2015); Khmelnitskiy R A Phys. Usp. 58 134 (2015)
  88. Palnichenko A V et al Nature 402 162 (1999)
  89. Fukunaga K et al Nature 328 141 (1987)
  90. Nagashima K, Nara M, Matsuda J Meteorit. Planet. Sci. 47 1728 (2012)
  91. Bachmann P K, Leers D, Lydtin H Diamond Relat. Mater. 1 1 (1991)
  92. Eaton S C, Sunkara M K Diamond Relat. Mater. 9 1320 (2000)
  93. Yoshimoto M et al Nature 399 340 (1999)
  94. Hirai T et al J. Cryst. Growth 310 1015 (2008)
  95. Попов В Т, Полак Л С, Федосеев Д В Коллоидный журн. 49 (3) 618 (1987); Popov V T, Polak L S, Fedoseev D V Colloid J. USSR 49 546 (1987)
  96. Buerki P R, Leutwyler S J. Appl. Phys. 69 3739 (1991)
  97. Дубинчук В Т и др Докл. АН СССР 231 973 (1976); Dubinchuk V T et al Dokl. Earth Sci. 231 114 (1976)
  98. Daulton T L, Ozima M Science 271 1260 (1996)
  99. Daulton T L et al Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 175-177 12 (2001)
  100. Banhart F, Ajayan P M Nature 382 433 (1996)
  101. Wesolowski P et al Appl. Phys. Lett. 71 1948 (1997)
  102. Бяков В М, Пименов Г Г, Степанова О П Письма в Астрон. журн. 16 1051 (1990); Byakov V M, Pimenov G G, Stepanova O P Sov. Astron. Lett. 16 452 (1990)
  103. Nuth J A (III), Allen J E (Jr.) Astrophys. Space Sci. 196 117 (1992)
  104. Kouchi A et al Astrophys. J. 626 L129 (2005)
  105. Butenko Yu V et al Diamod Relat. Mater. 17 962 (2008)
  106. Shiryaev A A et al Sci. Rep. 8 5099 (2018)
  107. Fogg J L et al Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B 453 32 (2019)
  108. Zaitsev A M Optical Properties of Diamond: a Data Handbook (Berlin: Springer, 2001)
  109. Dischler B Handbook of Spectral Lines in Diamond (Berlin: Springer, 2012)
  110. Lax M, Burstein E Phys. Rev. 97 39 (1955)
  111. Клюев Ю А и др Докл. АН СССР 240 1104 (1978); Klyuev Yu A et al Sov. Phys. Dokl. 23 370 (1978)
  112. Shiryaev A A et al Meteorit. Planet. Sci. 57 730 (2022)
  113. Clark C D, Collins A T, Woods G S The Properties of Natural and Synthetic Diamond (Ed. J E Field) (London: Academic Press, 1992) p. 35
  114. Stachel T et al Rev. Miner. Geochem. 88 809 (2022)
  115. De Corte K et al Geochim. Cosmochim. Acta 62 3765 (1998)
  116. Cartigny P et al Science 304 853 (2004)
  117. Vlasov I I et al Ultrananocrystalline Diamond (Eds O A Shenderova, D M Gruen) 2nd ed. (Amsterdam: Elsevier, 2012) p. 291
  118. Clark C D, Davey S T J. Phys. C 17 1127 (1984)
  119. Бокий Г Б и др Природные и синтетические алмазы (Отв. ред. И И Шафрановский) (М.: Наука, 1986)
  120. Orlinskii S B et al Nanosci. Nanotechnol. Lett. 3 (1) 63 (2011)
  121. Briddon P R, Jones R Physica B 185 179 (1993)
  122. Титков С В и др Геология и геофизика 56 (1-2) 455 (2015); Titkov S V et al. Russ. Geology Geophys. 56 354 (2015)
  123. Turner S Nanodiamonds: Advanced Material Analysis, Properties and Applications (Ed. J-C Arnault) (Amsterdam: Elsevier, 2017) p. 57
  124. Birman J L Theory of Crystal Space Groups and Lattice Dynamics: Infra-Red and Raman Optical Processes of Insulating Crystals (Berlin: Springer, 1974)
  125. Nadolinny V, Komarovskikh A, Palyanov Yu Crystals 7 237 (2017)
  126. Реутский В Н и др Геохимия 55 (11) 1003 (2017); Reutsky V N Geochem. Int. 55 988 (2017)
  127. Goss J P et al J. Phys. Condens. Matter 26 145801 (2014)
  128. Day M C et al Diamond Relat. Mater. 143 110866 (2024)
  129. Jiang T, Xu K Carbon 33 1663 (1995)
  130. Кулакова И И Физика твердого тела 46 621 (2004); Kulakova I I Phys. Solid State 46 636 (2004)
  131. Buchatskaya Yu et al Radiochim. Acta 103 (3) 205 (2015)
  132. Kudryavtsev O S et al Nano Lett. 22 2589 (2022)
  133. Ekimov E et al Nanomaterials 12 351 (2022)
  134. Hill H G M et al Meteorit. Planet. Sci. 32 713 (1997)
  135. Andersen A C et al Astron. Astrophys. 330 1080 (1998)
  136. Mutschke H et al Astrophys. J. Lett. 454 L157 (1995)
  137. Mutschke H et al Astron. Astrophys. 423 983 (2004)
  138. Jones A P et al Astron. Astrophys. 416 235 (2004)
  139. Khomich А А et al Laser Phys. Lett. 14 025702 (2017)
  140. Clark C D et al Phys. Rev. B 51 16681 (1995)
  141. Ekimov E A et al Diamond Relat. Mater. 93 75 (2019)
  142. Екимов Е А, Кондрин М В УФН 187 577 (2017); Ekimov E A, Kondrin M V Phys. Usp. 60 539 (2017)
  143. Zaitsev A M Mater. Sci. Eng. B 11 179 (1992)
  144. Zaitsev A M Phys. Rev. B 61 12909 (2000)
  145. Gippius A A et al Physica B+C 116 187 (1983)
  146. Tkachev V D, Zaitsev A M, Tkachev V V Phys. Status Solidi B 129 129 (1985)
  147. Bradac C et al Nat. Nanotechnol. 5 345 (2010)
  148. Vlasov I I et al Small 6 687 (2010)
  149. Terada D et al ACS Nano 13 6461 (2019)
  150. So F T-K et al J. Phys. Chem. C 126 5206 (2022)
  151. Smith B R, Gruber D, Plakhotnik T Diamond Relat. Mater. 19 314 (2010)
  152. Bogdanov K V et al Materials 15 3589 (2022)
  153. Vlasov I I et al Adv. Mater. 21 808 (2009)
  154. Vlasov I I et al Nat. Nanotechnol. 9 54 (2014)
  155. Makino Y et al Diamond Relat. Mater. 112 108248 (2021)
  156. Makino Y et al Phys. Status Solidi A 219 2200342 (2022)
  157. Chang H-C et al J. Phys. Chem. 99 11081 (1995)
  158. Cheng C-L et al Phys. Rev. Lett. 78 3713 (1997)
  159. Van Kerckhoven C, Tielens A G G M, Waelkens C Astron. Astrophys. 384 568 (2002)
  160. Blades J C, Whittet D C B Mon. Not. R. Astron. Soc. 191 701 (1980)
  161. Aitken D K, Roche P F Mon. Not. R. Astron. Soc. 196 39P (1981)
  162. Baas F et al Astrophys. J. 265 290 (1983)
  163. Geballe T R et al Astrophys. J. Lett. 340 L29 (1989)
  164. van der Zwet G P et al Astron. Astrophys. 145 262 (1985)
  165. Roche P F, Allen D A, Bailey J A Mon. Not. R. Astron. Soc. 220 7P (1986)
  166. Acke B, van den Ancker M E Astron. Astrophys. 457 171 (2006)
  167. Habart E et al Astrophys. J. 614 L129 (2004)
  168. Topalovic R et al Mon. Not. R. Astron. Soc. 372 1299 (2006)
  169. Goto M et al Astrophys. J. 693 610 (2009)
  170. Shiryaev A A et al Meteorit. Planet. Sci. 50 1005 (2015)
  171. Kagi H, Takahashi K, Masuda A Naturwissenschaften 77 531 (1990)
  172. Abdullahi I M et al Carbon 164 442 (2020)
  173. Фисенко А В и др Геохимия (5) 677 (1995); Fisenko A V et al Geochem. Int. 33 145 (1996)
  174. Фисенко А В и др Астрон. вестн. 31 82 (1997); Fisenko A V et al Solar Syst. Res. 31 73 (1997)
  175. Borchi E et al J. Phys. D 31 609 (1998)
  176. Cho J-G, Yi B-Y, Kim T-K Korean J. Med. Phys. 12 (1) 1 (2001)
  177. Симония И А, Микайлов Х М Астрон. журн. 83 1069 (2006); Simonia I A, Mikailov Kh M Astron. Rep. 50 960 (2006)
  178. Chang H-C, Chen K, Kwok S Astrophys. J. 639 L63 (2006)
  179. Chang H-C J. Phys. Conf. Ser. 728 062004 (2016)
  180. Darbon S, Perrin J-M, Sivan J-P Astron. Astrophys. 348 990 (1999)
  181. Ekimov E A, Lebed Yu B, Kondrin M V Carbon 171 634 (2021)
  182. Iakoubovskii K, Adriaenssens G J, Nesladek M J. Phys. Condens. Matter 12 189 (2000)
  183. D'Haenens-Johansson U F S et al Phys. Rev. B 84 245208 (2011)
  184. Deshko Y, Gorokhovsky A A Low Temp. Phys. 36 465 (2010)
  185. Shiryaev A A et al Phys. Chem. Chem. Phys. 23 21729 (2021)
  186. Cherchneff I et al Astron. Astrophys. 357 572 (2000)
  187. Cherchneff I EAS Publ. Ser. 60 175 (2013)
  188. Ott U et al Publ. Astron. Soc. Australia 29 (2) 90 (2012)
  189. Dworetsky M M, Persaud J L, Patel K Mon. Not. R. Astron. Soc. 385 1523 (2008)
  190. Castelli F, Hubrig S Astron. Astrophys. 475 1041 (2007)
  191. Alvarez E et al Phys. Scr. 20 141 (1979)
  192. Shiryaev A A et al Астрономия-2018. XIII Съезд Международной общественной организации "Астрономическое общество". Сборник тезисов конф., Москва, 2018. Т. 1. Современная астрономия-2018 (Под ред. О Ю Малкова и др) (М.: ИЗМИРАН, 2018) с. 311
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение