Российские ученые впервые в мире реализовали фотолюминесцентную лазерную микромаркировку природных алмазов, чтобы отслеживать драгоценный камень во всей цепочке его движения от карьера до потребителя. В основе микромаркировки лежит локальное лазерное изменение структуры оптических центров кристалла, в результате чего они начинают светиться иначе. В процессе нанесения метки можно создать уникальный «рисунок», считать его как QR-код, а затем проследить историю конкретного камня в облачной базе данных.

Один из фундаментальных аспектов исследования выполнен при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ) и опубликован в журнале Applied Surface Science.

Непрерывный научно-технический прогресс в области рукотворного синтеза алмазов привел к тому, что искусственный камень очень сложно отличить от природного. Синтетические алмазы предназначены для технических целей, а их огранка является нелегальной и подрывает сложившийся рынок бриллиантов, основанный на кристаллах исключительно природного происхождения. Для защиты легальной продукции и товарного знака производителей бриллиантов специалисты уже многие годы разрабатывают способы маркировки, которая не портила бы кристалл. Это, например, микроподпись на поверхности бриллианта, в частности, на рундисте — «пояске», который защищает драгоценный камень от сколов.

Однако такую гравировку довольно просто подделать. Российские ученые предложили, реализовали и внедрили принципиально новую цифровую микромаркировку, позволяющую с помощью облачных технологий отслеживать драгоценный камень во всей цепочке его движения от карьера до потребителя.

Разработка началась с простых микроскопических меток в объеме алмаза, которые не видны невооруженным глазом, но тем не менее необратимо ухудшают качество кристалла. На смену им пришли невидимые в дневном свете даже при высоком увеличении объемные фотолюминесцентные микрометки. Их получают в результате воздействия ультракоротких (фемто- и пикосекундных) лазерных импульсов на особые атомистические дефекты кристалла — оптические центры, в которых находятся атомы азота и которые в некоторых случаях придают окраску камню. В зависимости от характеристик облучения можно формировать уникальный «рисунок».

На фоне свечения алмазной основы такие метки проявляются только при особом освещении, но никак не в его отсутствие. Люминесцентные микрометки в алмазе или после огранки в бриллианте являются цифровыми и после вывода на экран фотолюминесцентного сканера могут быть считаны камерой мобильного телефона как QR- или штрих-коды.

«Характеристики алмаза и его история от извлечения до продажи становятся доступны для потребителя в рамках единой системы, которая сейчас создается компанией ПАО «АЛРОСА» с участием нашей команды из ФИАН и инновационной компании «Микролазер» как индустриального партнера. В отличие от микрометок на поверхности бриллиантов, объемные фотолюминесцентные метки являются более надежным и долговечным носителем информации, что очень важно для легального оборота алмазов и защиты товарных знаков», — рассказал руководитель проекта по гранту РНФ Сергей Кудряшов, ведущий научный сотрудник и заведующий лабораторией лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН.