Тысячи лет назад внимание человека привлек удивительный прозрачный камень – алмаз. Об этом камне слагались песни и легенды, ему приписывали магическую силу и целебные свойства, а ставший владельцем искристого камня получал неоспоримое превосходство над окружающими. Сверкающий дар богов наделял своего обладателя мужеством и силой, защищал от происков злых духов. Однако отбросим мистицизм и рассмотрим этот минерал с точки зрения современного знания.
Алмаз – самый твердый природный минерал. Он представляет собой одну из кристаллических форм углерода. Это единственный камень, кристаллическая решетка которого образована атомами одного элемента. Отличительной особенностью алмаза является крайне низкое содержание в нем примесей (десятые доли процента). Важными свойствами алмазов являются высокий показатель преломления и сильная дисперсия. Эти оптические свойства обуславливают сверкание, яркий блеск и игру кристалла. Цвет алмаза определяется наличием в нем примесей. Наиболее распространены кристаллы с включениями в решетку атомов азота. Азот придает камню желтоватый цвет, однако за счет способности алмаза к люминесценции в солнечных лучах, человеческий глаз воспринимает камень как бесцветный. Гораздо реже встречаются цветные алмазы (голубые, зеленые, розовые и т.д.), высоко ценимые коллекционерами.
Существует несколько теорий происхождения алмазов, однако большинство ученых склоняется к тому, что образование алмазов связано с процессами, происходившими в мантии Земли несколько миллионов лет назад на глубинах до 200 км. Формирование кубической кристаллической решетки углерода происходило в условиях высокого (45-60 тыс. Атм.) давления и температуры 900-1300 градусов Цельсия. Попадание алмазов на поверхность произошло в результате выброса магматических газов, сопровождавшегося образованием трубок разрыва. Такие трубки также называют кимберлитовыми, а обломки пород, их заполняющих - кимберлитом (по имени провинции Кимберли в Южной Африке, где впервые была обнаружена алмазосодержащая трубка). До 19 века алмазы добывались из речных и прибрежно-морских галечных россыпей, однако обнаружение кимберлитовых трубок позволило приступить к добыче шахтным методом.
Исторически основным поставщиком алмазов была сначала Индия, а затем Бразилия, однако по мере истощения запасов и открытия новых месторождений в других регионах мира, в вопросах алмазодобычи на передний план выдвинулись ЮАР, Австралия, Россия, Конго, Намибия.
Наиболее ценные алмазы, однородные по своей структуре и обладающие высокой прозрачностью, идут на создание ювелирных изделий. Доля алмазов такого рода не велика – всего около 15% мировой алмазодобычи. По размерам ювелирные алмазы делятся на три группы: крупные, средние и мелкие. К крупным относят камни весом более 1 карата, мелкими считаются кристаллы до 0,29 карат. Разумеется, наиболее ценны крупные камни. Самым большим является алмаз Куллинан, найденный в 1905 году. Его вес составлял 3106 карат.
Также важны цвет и огранка. Выше всего ценятся бесцветные, а так же голубые камни.Уже в древней Индии чтобы сделать алмазы более сверкающими, использовали полировку их поверхностей. Начиная с 17 века, для повышения эстетических качеств камней, ювелиры стали использовать огранку. Ограненный алмаз носит название бриллианта. Огранка заключается в создании на поверхности камня определенного количества математически рассчитанных плоскостей-граней, разделенных четкими ребрами. Благодаря граням, при прохождении луча через камень происходит множественное отражение и преломление света, что заставляет бриллиант сверкать и искриться. Классическая круглая бриллиантовая огранка состоит из 57 граней. Поскольку в природе алмазы не бывают круглой формы, при классической огранке камня процент потерь весьма значителен. В связи с этим бриллианты с круглой огранкой стоят существенно дороже, чем бриллианты фантазийной огранки.
Камни, имеющие структурные дефекты, а так же непрозрачные и мелкие алмазы широко используются в технических целях. Благодаря своей исключительной твердости, алмазы успешно применяются при изготовлении режущего и бурового инструмента. Использование алмазного напыления позволяет в десятки раз продлить срок службы инструмента. Еще одним преимуществом является то, что при работе таким инструментом срез материала не требует дополнительной обработки и шлифовки. Алмазный порошок идет на изготовление абразивных и шлифовальных материалов. Используются алмазы и в ядерной промышленности. Их применяют в качестве детектора ядерного излучения. Востребованы алмазы и в микроэлектронике за счет своей высокой теплопроводности и полупроводниковых свойств.
Поскольку мировая потребность в технических алмазах крайне высока, в середине 20 века начались разработки технологии промышленного синтеза алмазов. В 1953-1954 годах, не зависимо друг от друга, сначала шведским, а затем и американским ученым удалось синтезировать первые кристаллы алмазов. В 1961 году в Советском союзе, в Институте сверхтвердых материалов АН была разработана промышленная технология синтеза алмазов. Алмазы, получаемые искусственным путем, имеют весьма небольшие размеры. Такие кристаллы полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым промышленностью, однако не годятся для использования в ювелирных целях. В настоящее время синтетические алмазы покрывают более 80% потребности в технических алмазах.
1970 году был разработан метод выращивания алмазов ювелирного качества, однако он не получил распространения в силу своей затратности. На данный момент множество ученых по всему миру занимается вопросом оптимизации технологии синтеза технических и ювелирных алмазов.
Между тем не прекращаются и поиски новых месторождений природных камней. Сенсационным стало сообщение о крупном Попигайском месторождении в Якутии, информация о котором была засекречена более 30 лет. В связи с планами Советского Союза по развитию производства искусственных алмазов, разработка данного месторождения была заморожена еще в 70-е годы. Попигайские алмазы отличаются повышенной прочностью по сравнению с другими природными алмазами. Связано это с тем, что данные алмазы образовались в результате удара крупного метеорита о земную поверхность. Исследование и разработку этого месторождения планируется начать в 2013 году.
