Институт-разработчик и название разработки
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского Казанского научного центра Российской академии наук совместно с Казанским (Приволжским) Федеральным Университетом (К(П)ФУ)
Краткие наименования: КФТИ КазНЦ РАН и К(П)ФУ
Адрес КФТИ КазНЦ РАН: 420029, г. Казань, ул. Сибирский тракт, 10/7
тел.: (843) 272 05 03
факс: (843) 272 50 75
e-mail: phys-tech@kfti.knc.ru
www: www.kfti.knc.ru
Директор института: акад. Салихов Кев Минуллинович действует на основании Устава.
Адрес К(П)ФУ: 420008, Казань, ул. Кремлевская, д. 18
тел.: (843) 233 71 09
факс: (843) 292 44 48
e-mail: public.mail@ksu.ru
www: : www.ksu.ru
Ректор: Гафуров Ильшат Рафкатович.
Разработчики: Хайбуллин Р.И., Нуждин В.И. (КФТИ КазНЦ РАН); Лопатин О.Н., Николаев А.Г. (К(П)ФУ).
Название разработки: Ионно-лучевая нанотехнология изменения окраски минералов и их синтетических аналогов
Краткая характеристика
Разработаны физико-химические основы новой наукоёмкой технологии получения драгоценных камней и лазерных материалов путём имплантации ионов-хромофоров (3d-элементы), а также ионов других химических элементов в бесцветные кристаллы различных минералов и их синтетических аналогов. Технология позволяет эффективным образом изменять квантово-оптические (окраску) и геммологические (стоимость) свойства минералов и представляет собой экспрессный способ геммологического облагораживания драгоценного минерального сырья. В рамках разработки получены новые знания о природе и физических механизмах возникновения центров окраски в минералах при радиационном воздействии на них ионными пучками с высокой энергией. На базе исходно бесцветных силикатных и оксидных минеральных матриц (корунда, берилла, кварца, рутила и др.), были синтезированы новые материалы с улучшенными потребительскими качествами – аналоги сапфира, рубина, изумруда и других ювелирно-поделочных самоцветных камней. Получены бриллианты с высоко декоративной жёлтой и чёрной фантазийной окраской (см. рис.).
Рис. 2. Фотографии бриллиантов фантазийного желтого и черного цветов,
полученных с помощью ионно-лучевой технологии.
Области возможного применения
В качестве потенциальных потребителей разработанной ионно-лучевой нанотехнологии могут фигурировать, как и физические лица, так и отечественные предприятия и структуры, активно работающие на российском и международном рынках камнесамоцветного сырья, к примеру, ОАО Кварцсамоцветы, ОАО АЛРОСА, ЗАО Алмаз-Холдинг и т.п. В качестве потребителей получаемого продукта (минералы – имплантанты) могут также вступать предприятия и НИИ лазерной и фотокаталитической отраслей промышленности.
Степень готовности разработки к практическому применению
Ионно-лучевая технология облагораживания минерального сырья прошла опытно-промышленную проверку на ювелирных предприятиях Республики Татарстан (Алмаз-холдинг, Казанский филиал) и получила высокую оценку (дипломы) на Международных и Российских форумах по нанотехнологиям и инновациям. Часть полученных научных результатов легли в основу разработки новых учебных курсов в Казанском (Приволжском) федеральном университете.
5. Возможный технический и/или экономический эффект от внедрения
Хотя детальные количественные оценки технического и экономического эффекта от внедрения данной разработки не проводились, эксплуатационные достоинства и эффективность внедрения вышеназванной технологии очевидны. Недорогое, исходно бесцветное сырьё путём имплантации (принудительного внедрения) в его кристаллическую структуру либо ионов-хромофоров, либо в результате радиационного воздействия (ионной “бомбардировки”) становится драгоценным камнем: изумрудом, рубином, сапфиром, алмазом с фантазийной окраской, стоимость которых на порядок величины и более превышает стоимость исходно бесцветного камня. Полученные продукты могут затем использоваться в производстве либо ювелирных изделий, либо, при соответствующих характеристиках, в качестве новых лазерных материалов.
Сравнительные характеристики с известными разработками
В мире известны многочисленные способы и существует ряд технологий по синтезу и облагораживанию ювелирно-поделочного материала с использованием других физико-химических методов воздействия на минералы и их синтетические аналоги. Не вдаваясь в детальное описание этих способов и технологий, отметим, что разработанная ионно-лучевая технология выгодно отличается от известных методов высокой продуктивностью, относительно малыми энергетическими и временными затратами, экологической чистотой, и характеризуется надёжной прогнозируемостью результатов.
7. Сведения о патентоспособности и патентной защите разработки
Ряд технологических узлов, технических решений и методологических приёмов, используемых в ионно-лучевой технологии облагораживания минералов и их синтетических аналогов, детально описаны и запатентованы в 4-х патентах РФ на изобретение:
1. Патент 2434977, Рос. Федерация, МПК C30B 33/04, C30B 29/04, C01B 31/06, A44C 17/00. Лопатин О.Н., Николаев А.Г., Нуждин В.И., Хайбуллин Р.И.: Способ получения алмазов фантазийного жёлтого и чёрного цвета – № 2010115317, заявлено 16.04.2010 , опубл. 27.11.2011. Бюл. ФИПС № 33, 9 с. (срок действия патента до 16.04.2030).
2. Патент 2361320, Рос. Федерация, МПК H01L 21/425. Хайбуллин Р.И., Тагиров Л.Р., Базаров В.В., Ибрагимов Ш.З., Файзрахманов И.А.: Способ получения ферромагнитного полупроводникового материала – № 2007141337, заявлено 29.10.2007, опубл. 10.07.2009. Бюл. ФИПС № 19, 17 с. (срок действия патента до 29.10.2027).
3 .Патент 2253172, Рос. Федерация, МПК H01R 43/00, H01H 1/54. Нуждин В.И.: Устройство для создания электрического контакта - № 2002105419/09, заявлено 28.02.2002, опубл. 27.05.2005. Бюл. ФИПС № 15, 6 с. (cрок действия патента до 28.02.2022).
4. Патент 2298217, Рос. Федерация, МПК С05F 1/66, H02M 5/257. Нуждин В.И., Нуждин Е.В.: Фазовый регулятор мощности – № 2006100453, заявлено 10.01.2006, опубл. 27.04.2007. Бюл. ФИПС № 12, 18 с. (cрок действия патента до 10.01.2026).
