Об изменении термоупругих свойств при вариации изотопного состава алмаза

Определены параметры межатомного взаимодействия в алмазах из изотопов $^{12}\mathrm{C}$ и $^{13}\mathrm{C}$. Параметры потенциала определены двумя способами: из модуля упругости (потенциал № 1), и из энергии сублимации при $T = 0$ K (потенциал № 2). Исходя из данных параметров в рамках модели Дебая рассчитаны изобарные температурные зависимости термоупругих свойств для изотопно различных алмазов: коэффициента теплового расширения (КТР), плотности, модуля упругости $B_T$ и удельной теплоемкости. Показано, что лучшее согласие с экспериментальными зависимостями указанных параметров получаются при использовании в расчетах потенциала № 1. Значения КТР, плотности и теплоемкости увеличиваются при переходе от алмаза из $^{12}\mathrm{C}$ к алмазу из $^{13}\mathrm{C}$. Показано, что при $T = 0$ K выполняется: $B_T(^{12}\mathrm{C}) < B_T(^{13}\mathrm{C}$), что связано с уменьшением межатомного расстояния при переходе от алмаза из $^{12}\mathrm{C}$ к алмазу из $^{13}\mathrm{C}$. Но с ростом температуры объемный изотопический эффект в алмазе уменьшается. Обнаружено, что зависимости $B_T(T)$ для алмазов из $^{12}\mathrm{C}$ и из $^{13}\mathrm{C}$ пересекаются при температуре ниже температуры Дебая. Поэтому при высоких температурах модуль упругости для алмаза из легкого изотопа становится больше, чем для алмаза из тяжелого изотопа углерода: $B_T(^{12}\mathrm{C}) > B_T(^{13}\mathrm{C}$). Указаны экспериментальные результаты, подтверждающие данный эффект. Обсуждены изменения свойств изотопно различных алмазов с ростом давления.