Арктический НОЦ развивает алмазный проект в сфере геологоразведки и навигации

В рамках проекта научно-образовательного центра "Российская Арктика" в молодежной лаборатории Северного (Арктического) федерального университета работают над прототипом магнитометра на основе искусственно выращенных алмазов с уникальными сенсорными свойствами. Разработкой ученых заинтересовались архангельские геологи, которые с помощью прибора предполагают развивать свои возможности в поиске полезных ископаемых.

В частности, речь идет о поиске новых кимберлитовых трубок на перспективных территориях Поморья (например, в районе Мезенской синеклизы), а также всей страны и мира. Заинтересованность в работе с специалистами по геологоразведки нашего региона есть по всему миру, включая Африку, где присутствие России увеличивается с каждым годом.

Как известно, для поиска алмазов используется геохимия, петрография, минералогия, сейсмо-, электро- и магниторазведка - дистанционно (космическая и воздушная аэрофотосъемка) и непосредственно на земле. Сверхчувствительный квантовый магнитометр расширит возможности для измерения магнитного поля нашей планеты.

Принцип прибора - научиться считывать сигнал силовых линий с миниатюрных сенсоров (пластин искусственно выращенных монокристаллов с встроенными NV-центрами), вмонтированных в чип, и переводить его в информацию, привычную обычному человеку.

Задачу - создать технологии и оборудование, которые позволяют получать из искусственно выращенных монокристаллов с уникальными характеристиками сенсоры для магнитного поля, - изначально сформулировал индустриальный партнер НОЦ - крупная алмазодобывающая и компания, которая также занимается геологоразведкой.

- Прорывной проект научно-образовательного центра в стадии развития, - рассказал заместитель первого проректора по перспективным проектам САФУ Марат Есеев. - В ближайшей перспективе на их основе будут производить компактные и полностью автономные устройства геопозиционирования по магнитному полю Земли, квантовые магнитометры и другие устройства.

Молодежная лаборатория занимается исследованием, модификацией и обработкой синтетических алмазных пластин, созданием в них NV-центров и подготовкой для различных технологических применений. Здесь проходит полный цикл характеризации алмазных пластин для квантовых сенсоров с целью паспортизации. Процесс выращивания самих монокристаллов методом HPHT (в вакууме с использованием высоких давления (порядка 50000 атм.) и температуры - свыше 1600 градусов Цельсия), а также внедрения в их кристаллическую решетку атомов азота, облучения и отжига с целью создания так называемых NV-центров или центров окраски, которые и обладают уникальными свойствами, ведется в сотрудничестве с коллегами научных центров Новосибирска и Дубны.

Свойствами полученного таким образом кристалла можно управлять, меняя технологию производства. После паспортизации (в процесс входит в том числе, выявление внутренних микродефектов и напряжений) он попадает на установку для исследования магнитных свойств с помощью оптически детектируемых магнитных резонансов, где с помощью лазера и СВЧ-излучения выявляется реакция и работоспособность NV-центров на величину и направление внешнего магнитного поля. Это важно, чтобы в дальнейшем на основе пластины строить различные точные квантовые датчики. Например, средства навигации, магнитометры, измеритеоли тока, магнитные сканирующие микроскопы.

На форуме по микроэлектронике в октябре этого года в Сочи состоялось подписание соглашения между Арктическим НОЦ и его партнером по алмазному кластеру - московской компанией -разработчиком решений для различных отраслей промышленности на основе уникальных свойств синтезируемых материалов из алмаза. Компания также занимается CVD-синтезом (осаждение углерода слоями из газовой среды) алмазов.

- Наша цель - в достаточно однородные пластинки имплантировать слоями другие химические элементы, - продолжил Марат Есеев. - Нам все равно, каким образом выращен кристалл, если там достигнуты нужные концентрации, например, азота. Это очень важно для создания измерительных элементов для магнитной микроскопии, с помощью которой можно точно определить магнитные свойства той же живой клетки.

Интерес к квантовым сенсорам есть у многих, но выход на создание конечных устройств возможен только в кооперации, при участии индустриальных партнеров. Например, заинтересованность в приобретении больших партий алмазных пластин для сильноточной электроники, где Россия одна из лучших, в ходе круглого стола форума высказали представители компаний Зеленограда - лидеров отечественного производства микроэлектроники. Как раз вопросы кооперации бизнеса и науки, а также подготовки квалифицированных кадров будут обсуждаться 12-14 декабря этого года в Архангельске на II Всероссийскиом форуме "Развитие Российской Арктики в программах деятельности научно-образовательных центров мирового уровня". На Форуме запланирован Круглый стол посвященный синтезированным алмазным и родственным им материалам в критических технологиях. В Форуме примут участие ведущие специалисты и компании, участники Алмазного кластера России.