Almaz (az ókori görög ἀδάμας - "elpusztíthatatlan") a legkeményebb, leginkább korrózióálló, a legtöbb hővezető ásvány, ám ez nem a lényeg, sőt még a csodálatos ékszer tulajdonságairól sem. Forduljunk Almaz-hoz mint a jövő legértékesebb félvezetőjéhez, majd megvizsgáljuk annak lehetőségeit, hogy egy öntöttvas radiátorból beszerezzük, és végül meg fogjuk érteni, hogy ez az értékes ásvány nem millió millió éves! És amint az olvasóim kitalálják, itt a hidrogén is nélkülözhetetlen!
Szupergyémántok - félvezetők
A gyémánt ásványi, köbös allotrop alakú szén. Normál körülmények között metastabil, azaz határozatlan ideig létezhet. Vákuumban vagy inert gázban megemelt hőmérsékleten (2000 ° C) fokozatosan grafittá alakul, levegőben a gyémánt 850-1000 ° C-on ég ki. A legkeményebb összenyomhatatlan ásvány, a legnagyobb hővezető képesség 900–2300 W / (mK), magas törésmutató és diszperzió.
A kapott vékony gázréteg miatt a gyémánt nagyon alacsony súrlódási tényezővel rendelkezik a levegőben lévő fémmel szemben. Széles körű elektromágneses hullámokat bocsát ki, röntgen- és katód-sugárzás hatására elkezdi világítani. A röntgen lumineszcenciát a gyakorlatban széles körben használják a gyémántok kinyerésére. A nagy átlátszóság és a magas törésmutató miatt a fénysugarak sokszor visszatükröződnek a kristály belsejében, létrehozva egy egyedülálló "fényjátékot", ami a gyémántot legértékesebb gyöngyszemeké teszi.
Promóciós videó:
A gyémánt szerkezetében szereplő minden szénatom egy tetraéder közepén helyezkedik el, amelynek csúcsai a négy legközelebbi szomszéd, ami magyarázza a gyémánt legnagyobb keménységét.
Tetranvalens szerkezete miatt a gyémántok félvezetőkben germánium és szilícium kristályok helyettesítésére használhatók. Ha egy germánium-tranzisztor 75 ° C-ig, szilícium - 125 ° C-ig használható, akkor a gyémánt-tranzisztorok 500 ° C-ig is használhatók! A kék gyémántok nélkülözhetetlenek a legkisebb hőmérsékleti változások méréséhez, amelyek érzékenysége 0,002 ° C, és a magas sav- és hőállóság mellett ezen a területen nincs versenytársuk!
A gyémánt eredete
A gyémántok legalább 200 km mélységben, 4 GPa nyomáson és 1000-1300 ° C hőmérsékleten kristályosodnak a köpenyben, és a kimberlite csövek képződését kísérő robbanásveszélyes folyamatok eredményeként a felszínre kerülnek.
Kicsi gyémántokat találtak a meteoritokban jelentős mennyiségben. Nagyon ősi, napfény előtti eredetűek. Óriási meteoritkráterekben is képződnek, ahol az újraolvadt kőzetek jelentős mennyiségű finom kristályos gyémántot tartalmaznak. Az ilyen típusú ismert betét a Szibéria északi részén található Popigai astroblema.
A gyémántképződés folyamata a Föld hidrid elmélete szempontjából
A mag fémhidridjéből felszabaduló hidrogén eléri a felső köpenyt, ahol reagál vas-szénvegyületekkel, utóbbi tiszta formájában kiszorítva. Ha a külső feltételek (nyomás és hőmérséklet) megegyeznek, akkor a szén gyémántmá válik.
Országos honfitársunk, V. N. Larin, a nyolcvanas években egy, a gyémántok hidrogéntermesztésben való termesztésének szemléltető kísérletét készítette. A mesterséges gyémántokat általában grafitból állítják elő 2000-3000 ° C hőmérsékleten és 100-200 ezer atmoszféra nyomáson. Ez nagyon drága. Vladimir Nikolaevich fejlesztette ki a "hőmérséklet-nyomás" módot. Egy darab öntöttvas akkumulátort egy hidrogén atmoszférába helyezett egy sajtó alá, ahol 650 ° C hőmérsékleten a hidrogén kiszorította az öntöttvas szabad szénét, amely gyémántokká vált 18 ezer atmoszféra nyomáson.
Az eredményeket tükrözi az V. N. "Diamond from the Battery" cikk. Larin [Spark N22 (4649) 2000.07.02-től]
A gyémántképződés leírt folyamatában nincsenek alapvető nézeteltérések az általánosan elfogadott tudományos elmélettel. Kivéve magát a hidrogént, amelyet klasszikus értelemben a szerves vegyületek bomlástermékének tekintünk. A legtöbb geológus a gyémántok képződését a köpenyben társítja, például a szénhidrogének bomlása miatt: CH4 → C + 2H2, de megértjük, hogy a szubdukciós zónák, amelyeken keresztül az organikus szervek hipotetikusan bejuthatnak a köpenybe, a „Csendes-óceáni tűzgyűrűben” találhatók, és A gyémántlerakódások földrajzi helyzete teljesen más!
A földtani és geokémiai adatok lehetővé tették az Oroszországi Természettudományi Akadémia akadémikusának, Alexander Portnov professzornak, hogy hipotézist fogalmazzon meg a rombuszos kimberlite csövek eredetéről, amikor a platformokat óriási hidrogén-metán "buborékok" áttörik a Föld gáztalanításával kapcsolatban. Ebben az esetben a gyémánt kristályok nem a köpenyben, hanem a csövekben jelennek meg, a köpenynyomás csökkenésével és a metán részleges oxidációjával. Ellentétben az olvadt fémekből műszaki célokra előállított gyenge gyémántokkal, a metán gyémántok tisztasága és átláthatósága különböznek egymástól. Nem kétséges, hogy a De Beers társaság pénzt nem használt fel érdekes gázfúziós projektek vásárlására annak érdekében, hogy örökre elrejtse őket széfekben.
A földi gyémántok nem milliók évesek
A modern tudomány a gyémánt évszázadok (néhány milliárd) évre kelte. De sokuk a 14 szén izotópokat és a kristály belsejét tartalmazza!
Mint tudod, a 14C radioizotóp szén β-bomlásnak van kitéve, amelynek felezési ideje T1 / 2 = 5730 ± 40 év, a bomlási állandó λ = 1,20910−4 év - 1
Ez azt jelenti, hogy ez a módszer nem képes randizni tíz felezési időnél régebbi eseményekkel, ez kb. 57,5 ezer év (a módszer szerzői erről is írták). Ezért ha van 14C-ot tartalmazó belső (külső szennyeződések nélkül) zárvány, legyen az gyémánt, gránit, szén vagy megkövesedett fa, akkor azonnal kijelenthetjük, hogy ezek az ásványok kevesebb mint 60 ezer évvel rendelkeznek (különben az összes szén-14 teljesen lebomlik)!
Természetes fekete gyémántok
Ezeknek a nagyon ritka monokristályoknak valóban természetes fekete színük van, a grafit zárványának köszönhetően. Vannak azonban olyan sötét, sűrű szürke, barna vagy zöld színű kristályok is, amelyek a visszavert fényben feketenek néznek ki. Átlátszatlanok vagy félig átlátszóak, többnyire különféle zárványokkal, amelyek megnehezítik a feldolgozást. De ha a gyémánt egyenletes színű és minimális belső hibával rendelkezik, akkor kiváló minőségű fekete gyémánt nyerhető belőle.
Fekete karbonádó gyémántok
A karbonád egy polikristályos képződmény, amelyet sok szorosan hegesztett apró gyémánt alkot szilika alapon. A kristályok tapadása nem homogén, ezért a karbonádó porózus szerkezetű. Grafitot és vasvegyületeket tartalmaz - hematitot és magnetitet, amelyek sötét színűek. A nagyszámú zárvány miatt a karbonado átlátszatlanná válik. A gyémánt kristályok kölcsönös elrendezése nem tükrözi a fényt, hanem inkább elnyeli azt, megfosztva a híres gyémánt ragyogás vagy "játék" kialakulásától. A polikristályos szerkezet sajátosságai meghatározzák a karbonád rendkívüli szilárdságát, szemben a közönséges gyémántokkal, amelyek meglehetősen törékenyek.
A Brookhaven Nemzeti Laboratórium amerikai tudósok egy csoportja, Stephen Haggerty és Mark Chance vezetésével úgy vélik, hogy a szénsavók képződtek, amikor egy szupernóva felrobbant egy vákuumban. A kutatók megtaláltak néhány ritka titán-, nitrogén- és hidrogénvegyületet a fekete gyémánt mintákban, amelyeket eddig csak a meteoritokban találtak. Képzelje el: gyémánt-eső Brazília és a Közép-afrikai Köztársaság felett, ahol fekete gyémántok találhatók.
Képzelje el: szupernóva robbanás, óriási nyomás és … hőmérséklet! Ó, nincs eltérés, a gyémánt csak 4000 Celsius fokon olvad el. Ez azt jelenti, hogy a karbonádóképző zóna a csillag robbanásának perifériáján volt, de mi van a nyomással vákuumban?
Nem könnyebb feltételezni a karbonádó földi eredetét? Igen, sajnos nem olyan színes, hogy szupernóva-robbanás és gyémánt-meteorzuhany nélkül! Egy közönséges földi vulkánban, ahol mindig a metán és a hidrogén áramlik a bolygó belsejéből, kis gyémántcsoportok alakulnak ki, amelyek a kristályosodás során drugává nőnek. A titán, a nitrogén és a hidrogén nem ritka a vulkáni kőzetekben!
1993-ban széndioxidot találtak az Avachinsky vulkán keleti lejtőjén található lachitákban, Kamcsatkában. Úgy vélem, hogy ezek a leletek nem véletlenszerűek földi körülmények között, tekintettel VN Larin Föld hidrid elméletére.
A vállalkozóképes amerikaiak, miután elemezték a karbonadót, azonnal felbecsülték a szuperaliamondok elektronikában való alkalmazásának kilátásait a szilícium helyett.
Kifejlesztettek egy technológiát a szuper-gyémánt előállításához: kémiai lerakódás (CVD) a gázfázisból alacsony nyomáson! Egy kis gyémántdarabot helyezünk egy vákuumkamrába atmoszférikus nyomáson, a kamrát melegítjük, majd a metánt szivattyúzzuk bele, és hát, hogy lehetne nélküle hidrogén. Ezután mikrohullámok készülnek, amelyek szénatom-felhő felszabadulását és lerakódását eredményezik a gabonafélén. Ily módon nemcsak a szokásos kristályokat, hanem egy milliméter vastagságú gyémántlemezt is megnövelheti! Ezek a lemezek áramot vezetnek, egyedi hővezető képességgel és magas hőmérsékletekkel szemben ellenállnak. Tökéletes mikroáramköröket készítenek, nagyfokú integrációval és ellenállnak a túlmelegedésnek!
Az ilyen karbonádos anyagok alkalmazási területe széles: a nem kopó mesterséges hézagoktól kezdve a nanorezonátorokig (az összes akusztikai berendezés alapjaiig) és a szuperchipszekig. Biztos vagyok abban, hogy a számítógépek jövőbeli generációjának szíve szíveiben hidrogéntechnológiával készült gyémánt-processzor, nem szilícium lesz!
A gyémántok gázfázisból és plazmából való kinyerésének prioritása a Szovjetunió Tudományos Akadémia Fizikai Kémiai Intézetének kutatói csoportja (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). Gáz-környezetet használtak, amely 95% hidrogént és 5% széntartalmú gázt (propán, acetilén) tartalmaz, valamint a hordozóra koncentrált nagyfrekvenciás plazmát, ahol maga a gyémánt képződik (CVD-folyamat). A gáz hőmérséklete + 700 … 850 ° C között, a légköri nyomáson harmincszor alacsonyabb nyomáson.
Nagyon szeretném, ha ebben a áttöréses technológiában, amely intézményeink és honfitársaink felfedezésein alapul a XX. Század 60-90-es éveiben, nem maradunk le az Egyesült Államoktól ezen fejlesztések végrehajtásával, amelyek óriási osztalékot ígérnek!
Szerző: Igor Dabakhov