Almaz (od starogrčkog ἀδάμας - „neuništiv“) najtvrđi je, najasen na koroziju, mineral koji najviše provodi toplinu, ali o tome se neće raspravljati, pa čak ni o njegovim prekrasnim nakitnim svojstvima. Okrenimo se Almazu kao … najvrijednijem poluvodiču budućnosti, razmotrit ćemo mogućnosti dobivanja iz grijaće baterije od lijevanog željeza, i konačno, shvatit ćemo da ovaj vrijedni mineral nije star milijunima godina! I kao što moji čitatelji nagađaju, i ovdje je neophodan vodik!
Super dijamanti - poluvodiči
Dijamant je mineralni, kubični alotropni oblik ugljika. U normalnim je uvjetima metastaziran, odnosno može postojati u nedogled. U vakuumu ili u inertnom plinu pri povišenim temperaturama (2000 ° C) postupno se pretvara u grafit, a u zraku dijamant izgara na 850-1000 ° C. Najtvrđi nekompatibilni mineral, najveća toplinska vodljivost 900-2300 W / (mK), visok indeks loma i disperzija.
Zbog dobivenog tankog plinskog filma, dijamant ima vrlo nizak koeficijent trenja o metalu u zraku. Prenosi širok raspon elektromagnetskih valova, počinje svijetliti pod utjecajem zračenja rendgenskih zraka i katoda. X-zraka luminiscencija se široko koristi u praksi za vađenje dijamanata iz stijena. Visoka prozirnost i visoki indeks loma uzrokuju da se svjetlosne zrake odražavaju više puta unutar kristala, stvarajući jedinstvenu "igru svjetlosti", što dijamanti čini najcjenjenijim draguljem.
Promotivni video:
Svaki atom ugljika u strukturi dijamanta nalazi se u središtu tetraedra, čiji su vrhovi četiri najbliža susjeda, što objašnjava najveću tvrdoću dijamanata.
Dijamanti se zbog svoje tetravalentne strukture mogu koristiti kao zamjena za kristale germanija i silicija u poluvodičima. Ako se germanij tranzistor može koristiti na temperaturama do 75 ° C, silikonski tranzistor - do 125 ° C, tada se dijamantni tranzistori mogu koristiti na temperaturama do 500 ° C! Plavi dijamanti su neophodni za mjerenje najmanjih temperaturnih promjena s osjetljivošću od 0,002 ° C, a uz visoku otpornost na kiselinu i otpornost na toplinu, nemaju konkurenata u ovom području!
Podrijetlo dijamanata
Dijamanti se kristaliziraju u plaštu na dubini od 200 km ili više pri tlaku od 4 GPa i temperaturi od 1000-1300 ° C i iznose na površinu kao rezultat eksplozivnih procesa koji prate stvaranje kimberlitnih cijevi.
U meteoritima su u značajnim količinama pronađeni mali dijamanti. Vrlo su drevnog, pred-solarnog porijekla. Oni također nastaju u divovskim kraterima meteorita, gdje preuređene stijene sadrže značajne količine finog kristalnog dijamanta. Poznato ležište ove vrste je astroplama Popigai na sjeveru Sibira.
Postupak stvaranja dijamanata sa stajališta hidridne teorije Zemlje
Vodik koji se oslobađa iz metalnog hidrida jezgre dopire do gornjeg plašta, gdje reagira sa spojevima željeza i ugljika, istiskujući potonji u svom čistom obliku. Ako vanjski uvjeti (tlak i temperatura) odgovaraju, tada se ugljik pretvara u dijamant.
Ilustrativni eksperiment uzgoja dijamanata u vodikovom okruženju postavio je naš sunarodnjak V. N. Larin još osamdesetih godina. Obično se umjetni dijamanti proizvode od grafita pri temperaturi 2000-3000 ° C i tlaku od 100-200 tisuća atmosfera. Jako je skupo. Vladimir Nikolajevič razvio je način "temperatura-pritisak". Stavio sam komad baterije od lijevanog željeza u atmosferu vodika pod pritiskom, gdje se na temperaturi od 650 ° C vodik istisnuo iz ugljika iz lijevanog željeza, koji se pretvorio u dijamante pod pritiskom od 18 tisuća atmosfera.
Rezultati su prikazani u članku V. N. "Dijamanti iz baterije". Larin [Spark N22 (4649) od 02.07.2000]
U opisanom procesu stvaranja dijamanata ne postoje temeljna neslaganja s općenito prihvaćenom znanstvenom teorijom. Osim podrijetla samog vodika, koji se u klasičnom smislu smatra produktom raspada organskih spojeva. Većina geologa povezuje stvaranje dijamanata u plaštu zbog, primjerice, raspada ugljikovodika: CH4 → C + 2H2, ali razumijemo da su zone subdukcije kroz koje bi orgulje hipotetski mogle ući u plašt smještene u "Tihom vatrenom prstenu", i ležišta dijamanata imaju potpuno drugačiju geografiju!
Geološki i geokemijski podaci omogućili su akademiku Ruske akademije prirodnih znanosti, profesoru Aleksandru Portnovu, da predloži hipotezu o podrijetlu dijamantiranih kimberlitnih cijevi kada su platforme „probijene“divovskim „mjehurićima vodik-metana“povezanim s rasplinjavanjem Zemlje. Dijamantni kristali se u ovom slučaju ne pojavljuju u plaštu, već u cijevima, sa smanjenjem tlaka u plaštu i djelomičnom oksidacijom metana. Za razliku od nekvalitetnih dijamanata dobivenih za tehničke svrhe od rastaljenih metala, dijamanti od metana odlikuju se čistoćom i prozirnošću. Nema sumnje da tvrtka De Beers nije štedjela novac za kupnju zanimljivih projekata plinske fuzije kako bi ih zauvijek sakrili u svojim sefovima.
Zemaljski dijamanti nisu stari milijunima godina
Moderna znanost datira dijamante na milijune (neke milijarde) godina. Ali mnogi od njih sadrže izotope ugljika 14, a unutar kristala!
Kao što znate, radioizotopski ugljik 14C podliježe β-raspadu s poluživotom T1 / 2 = 5730 ± 40 godina, konstantom raspada λ = 1.20910−4 godina - 1
To znači da ova metoda ne može datirati događaje starije od deset poluživota, ispada da je oko 57,5 tisuća godina (autori metode također su pisali o tome). Stoga, ako imamo bilo kakve unutarnje (bez vanjskih nečistoća) ugradnje koje sadrže 14C, bilo da su dijamanti, graniti, ugljen ili okamenjeno drvo, možemo odmah ustvrditi da su ti minerali stari manje od 60 tisuća godina (u protivnom bi sav ugljik 14 propadao potpuno)!
Prirodni crni dijamanti
Ti vrlo rijetki monokristali doista imaju prirodnu crnu boju zahvaljujući grafitnim uključenjima. Međutim, postoje i kristali s tamnom, gustom sivom, smeđom ili zelenom bojom, koja će na reflektiranom svjetlu izgledati poput crne. Oni su neprozirni ili poluprozirni, uglavnom s različitim uključenjima koja otežavaju njihovu obradu. Ali ako dijamant ima jednoliku boju i minimalne unutarnje nedostatke, od njega se može dobiti crni dijamant izvrsne kvalitete.
Crni dijamanti karbonada
Carbonado je polikristalna formacija formirana od strane mnogih čvrsto zavarenih sitnih dijamanata u silikonskoj bazi. Adhezija kristala je nehomogena, pa karbonado ima poroznu strukturu. Sadrži grafitne i željezne spojeve - hematit i magnetit koji uzrokuju tamnu boju. Veliki broj uključenja čini karbonado neproziran. Međusobni raspored dijamantskih kristala ne odražava svjetlost, već je apsorbira, uskraćujući oblikovanje poznatog dijamantnog sjaja ili "igre". Osobitosti polikristalne strukture određuju izvanrednu čvrstoću karbonada, za razliku od običnih dijamanata, koji su prilično krhki.
Skupina američkih znanstvenika iz Nacionalnog laboratorija u Brookhavenu, na čelu sa Stephenom Haggertyjem i Markom Chanceom, vjeruje da su karbonadi nastali kada je supernova eksplodirala u vakuumu. Istraživači su pronašli neke rijetke spojeve titana, dušika i vodika u uzorcima crnog dijamanta, koji su do sada pronađeni samo u meteoritima. Zamislite: dijamantna kiša nad Brazilom i Srednjoafričkom Republikom, gdje su sada crni dijamanti.
Zamislite: eksplozija supernove, kolosalni pritisak i … temperatura! Oh, postoji nesklad, dijamant se topi na samo 4000 Celzijevih stupnjeva. To znači da je zona stvaranja karbonada bila na rubu eksplozije zvijezde, ali što je onda s tlakom u vakuumu?
Nije li lakše pretpostaviti zemaljsko podrijetlo karbonada? Da, nije tako šareno, nažalost, bez eksplozije supernove i dijamantnog meteora! U običnom zemaljskom vulkanu, gdje uvijek postoje tokovi metana i vodika koji izviru iz unutrašnjosti planeta, formiraju se skupine sitnih dijamanata, koji u procesu kristalizacije prerastu zajedno u druzu. Titan, dušik i vodik nisu rijetkost u vulkanskim stijenama!
Godine 1993. karbonado je pronađen u avahitima, na istočnoj padini vulkana Avachinsky na Kamčatki. Smatram da takvi nalazi nisu slučajni u zemaljskim uvjetima, u svjetlu VN Larinove teorije Zemlje hidrida.
Poduzetni Amerikanci, analizirajući karbonado, odmah su procijenili izglede za uporabu superraamonda u industriji elektronike kao zamjenu za silicij.
Razvijena je tehnologija za proizvodnju superpilomanda: kemijsko taloženje (CVD) iz plinske faze pri niskom tlaku! Malo dijamantno zrno je smješteno u vakuumsku komoru pod pritiskom ispod atmosferskog, komora se zagrijava, zatim se u njega ubacuje metan, a onda je, kako je i bez njega, vodik. Tada se stvaraju mikrotalasi, koji uzrokuju stvaranje oblaka ugljikovih atoma i taloženje na zrno. Na taj način možete uzgajati ne samo uobičajene kristale, već i dijamantsku pločicu deblju manje od milimetra! Ove ploče provode električnu energiju, imaju jedinstvenu toplinsku vodljivost i podnose visoke temperature. Oni čine savršeni mikro krug visokog stupnja integracije i otporan je na pregrijavanje!
Područje primjene takvih karbonatnih materijala je široko: od ne trošenja umjetnih spojeva do nanorezonatora (osnova sve akustičke opreme) i superčipova. Siguran sam da će buduća generacija računala imati u svojim srcima dijamantski procesor, a ne onaj silikonski, izrađen upotrebom vodikove tehnologije!
Prioritet dobivanja dijamanata iz plinske faze i plazme pripada timu istraživača Instituta za fizičku kemiju Akademije znanosti SSSR-a (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). Koristili su plinsko okruženje koje se sastoji od 95% vodika i 5% plina koji sadrži ugljik (propan, acetilen), kao i visokofrekventne plazme koncentrirane na supstratu, gdje nastaje i sam dijamant (CVD postupak). Temperatura plina od + 700 … 850 ° C pri tlaku trideset puta nižem od atmosferskog.
Jako bih želio da u ovoj probojnoj tehnologiji, koja se temelji na otkrićima naših instituta i sunarodnika 60-90-ih godina XX. Stoljeća, ne bismo zaostajali za Sjedinjenim Državama s provedbom tih kretanja, koja obećavaju ogromne dividende!
Autor: Igor Dabakhov