eknow — обзор технологий

Многие годы учёные не могли понять, отчего же голубые бриллианты светятся в темноте красным светом после облучения ультрафиолетом. И почему другие окрашенные алмазы не ведут себя так же? Но они не теряли надежды и вот, наконец, добились истины. Правда, для этого им пришлось провести в музее ночь и день, и ещё ночь…

Алмаз «Надежда» (Hope Diamond) весом 45,52 карата считается самым крупным голубым бриллиантом в мире. Именно он впервые показал людям, что голубые алмазы могут при определённых условиях становиться красно-рыжими, как пламя.Он и ещё 66 его природных «собратьев» были исследованы сотрудниками американской военно-морской исследовательской лаборатории (Naval Research Laboratory), Смитсоновского института (Smithsonian Institution) и университета Пенсильвании (Pennsylvania State University).

«Интригу добавлял тот факт, что большинство голубых бриллиантов светится вовсе не красным, а зелёно-голубым светом», — говорит ведущий исследователь Салли Маганья (Sally Magaña).

Оказалось, что каждый такой камень обладает «отпечатками пальцев», о которых ранее люди не подозревали. Но мы забегаем вперёд.

Головоломка, которая мучила учёных много лет: почему бриллиант продолжает светиться красным в течение нескольких секунд, после того как камень осветили ультрафиолетовым светом (фото John Nels Hatleberg). Чтобы понять, наконец, отчего знаменитый бриллиант некоторое время испускает красный свет, после того как его осветили ультрафиолетом, учёные использовали различные спектроскопические методы.

«Если вам захочется провести спектральный анализ столь редкого алмаза, вам придётся привезти спектрометр в музей, ни при каких условиях вы не сможете привезти «Надежду» в свою лабораторию», — добавляет один из исследователей, профессор минералогии Питер Хини (Peter Heaney) из университета Пенсильвании.

Именно по этой причине компанией Ocean Optics был создан специальный переносной спектрометр, который неугомонным физикам пришлось установить прямо в национальном музее естествознания.

Экспериментаторы проверили множество природных голубых бриллиантов, в том числе и «Надежду», и второй по величине «Голубое сердце» (Blue Heart) весом 30,82 карата, который принадлежит коллекции Aurora Butterfly и вместе с несколькими камнями временно составил компанию «Надежде» в том же музее.

Маганья и её коллеги определили длины волн света, испускаемого камнями после облучения ультрафиолетом, а также скорость затухания свечения.

Выяснилось, что все голубые бриллианты фосфоресцируют красным или люминесцируют зелёно-синим цветом, причём каждый по-своему. У таких как «Надежда» преобладает фосфоресценция красного света (интенсивность эмиссии зелёно-голубого света значительно ниже).

Удивительно, но размеры бриллианта никак не коррелируют с длительностью или яркостью свечения. Так, «Надежда» после облучения фосфоресцирует 8,2 секунды, а рекордсменом стал менее известный драгоценный камень, который «продержался» 28 секунд.

«Вероятнее всего, это свойство было найдено впервые именно у самого крупного голубого бриллианта, потому что в темноте он (благодаря своим размерам) похож на не потухший уголёк», — говорит Салли.

«Люди считают, что «Надежда» представляет ценность лишь с исторической точки зрения, но, как мы видим, и для науки этот бриллиант является редким образцом, важным для исследований, для понимания процессов, происходящих при формировании алмазов в толще земной коры», — добавляет в пресс-релизе Смитсоновского института Джеффри Пост (Jeffrey Post), куратор национальной коллекции драгоценных камней.

Учёные предполагают, что фосфоресценция свойственна голубым бриллиантам из-за присутствия в их структуре примесей атомов бора (бор, кроме того, определяет голубой окрас камней при дневном свете). Температурный анализ фосфоресценции показал, что её причиной, вероятно, является рекомбинация донорно-акцепторной пары углерод-бор.

Коллекция Aurora Butterfly состоит из 296 природных окрашенных бриллиантов (на этом рисунке представлены не все). Именно присутствие в одном месте (на временной выставке) столь большого количества драгоценных камней и позволило учёным добиться впечатляющих результатов в разгадке тайны красного свечения (фото Robert Weldon). Однако последнее умозаключение пока под вопросом, так как 5 из 67 голубых бриллиантов не светились после облучения. Физики предполагают, что они имеют другую структуру, нежели все остальные камни.

Точно так же вели себя искусственные алмазы, исследованные учёными ранее, – не светились. Так что они, установили исследователи, не обладают какими-либо особыми спектральными «автографами». Даже те, что были намерено сделаны как имитация голубых бриллиантов.

Подробности проведённого исследования вы найдёте в статье авторов, опубликованной в январском выпуске журнала Geology.

Учёным, конечно, просто любопытно знать, как «работает» то или иное необычное явление. А вот для всего мира куда интереснее окажется практическое приложение этого открытия: теперь любой известный (да и просто натуральный) голубой бриллиант может заполучить свой паспорт данных, где будет указана точная характеристика испускаемого спектра и время затухания свечения, по которому можно будет определить подлинность камня.

Кроме того, историкам, возможно, удастся прояснить историю «жизни» и самого крупного голубого бриллианта.

Алмаз, который является прародителем «Надежды», был обнаружен в начале XVII веке в Индии (и, по некоторым данным, весил тогда 112 карат), много раз подвергался огранке, несколько раз был украден и снова возвращён.

Историки считают, что алмаз разделили на части или же отделили от него более мелкие бриллианты. Соответственно, если они когда-либо найдутся, то установить их родство с «Надеждой» по спектральной «подписи» будет совсем несложно.

Как и родство других редких бриллиантов между собой.