Такой опыт находится в пределах возможностей техники сегодняшнего дня…
Алмаз может оказаться устойчивее графита и при небольших давлениях, если поверхностная энергия алмаза меньше поверхностной энергии графита. При этом условии для кристаллов очень малых размеров суммарная (т. е. объемная + поверхностная) энергия алмаза будет меньше, чем энергия графита, т. е. очень мелкие кристаллы алмаза будут устойчивее очень мелких кристаллов графита.
Однако эксперимент, в котором можно было бы реализовать это соотношение, следует проводить в условиях, когда исключена возможность рекристаллизации, а тогда ход кристаллизации будет определяться кинетическими соотношениями, а не термодинамическими…
В области, где графит более устойчив, чем алмаз, получение алмаза не является невозможным, так как во всяком случае алмаз термодинамически более устойчив, чем жидкий или газообразный углерод (при р>рнасыщ.). Здесь решающую роль должна играть кинетика образования зародышей и роста кристаллов алмаза и графита.
Если образование зародыша алмаза менее вероятно, чем образование зародыша графита, то очень существенно наличие готовой алмазной затравки.
Попытки кристаллизации в присутствии алмазной затравки из газовой фазы и из раствора производились при низкой температуре и дали отрицательный результат. Так, Руфф пытался наращивать алмаз из сплава при 800°, но при этом растворимость углерода в сплаве была ему неизвестна. Подобный опыт — в особенности кристаллизации из раствора — не представляется все же безнадежным, если взять хороший растворитель, например железо.
Трудность такого опыта заключается в надлежащем подборе температуры кристаллизации. Для возможности роста кристалла необходимо некоторое пересыщение раствора. При этом небольшое пересыщение для алмаза будет более значительным для графита, так как равновесная концентрация растворенного или газообразного углерода над графитом меньше, чем над алмазом, поскольку алмаз менее устойчив. А так как вероятность образования зародыша растет с величиной пересыщения, то пока идет медленный рост кристалла алмаза, на нем может образоваться зародыш графита, который направит дальнейшую кристаллизацию по пути образования графита.
Следовательно, температура алмаза должна быть такова, чтобы, с одной стороны, пересыщение раствора над ним было достаточно велико для обеспечения кристаллизации с нужной скоростью, а с другой стороны, чтобы пересыщение относительно графита было достаточно мало, чтобы во нремя роста алмаза не образовался зародыш графита.
Условия для эксперимента очень трудные, но, может быть, не безнадежные…
В той случае, когда вероятность образования зародышей алмаза сравнима с вероятностью образования зародышей графита, путем закалки можно получить небольшие кристаллики алмаза. Если в опытах Муассана были получены алмазы, то их количество составляло 10-4 по весу от имевшегося в железе графита (на основании данных Руффа). Эту цифру можно в данном случае рассматривать как примерную величину отношения вероятностей образования зародышей алмаза и графита.
Исходя из этой величины, мы могли бы ожидать, что при опытах с жидким углеродом в 10 г графита должен содержаться 1 мг алмаза. Однако анализ застывшего расплавленного угля не обнаружил наличия алмаза.
Впрочем, может быть, этот путь не безнадежен при осуществлении достаточно быстрой закалки. Уголь плавится при 4000° К, и при этой температуре уже само излучение вызывает быстрое охлаждение. Так, например, для капель диаметром в 1 см начальная скорость охлаждения имеет величину порядка 2500° в 1 сек и для охлаждения капли до 2500° К, т. е. до температуры, при которой рекристаллизация алмаза в графит уже затруднена, требуется около 2 сек. Дальнейшее увеличение скорости закалки представляет большие трудности, но тем не менее попытки в этом направлении следует рассматривать как один из возможных путей.
Наконец, известный интерес могут представлять попытки получения больших кристаллов из малых путем спекания, подобно тому, как изготовляют вольфрамовые стержни, изделия из твердых материалов и т. д. Так, например, Дельтер наблюдал спекание кусочков алмаза при 2000°…».
Заканчивалась работа О. И. Лейпунского таким заключением.
«1. Ввиду того, что графит представляет собой кинетически более выгодный путь кристаллизации углерода, чем алмаз, единственным надежным путем изготовления алмаза является кристаллизация или рост уже имеющихся кристалликов в области термодинамической устойчивости (при высоких давлениях) при температуре, когда возможна рекристаллизация графита.