Almaz (iz starogrške ἀδάμας - "neuničljiv") je najtežji, najbolj odporen proti koroziji, najbolj toplotno prevoden mineral, vendar to ni bistvo in niti ne o njegovih čudovitih lastnostih nakita. Naj se obrnemo k Almazu kot … najdragocenejšem polprevodniku prihodnosti, potem bomo razmislili o možnostih, kako ga pridobiti iz litoželeznega radiatorja, in končno bomo razumeli, da ta dragoceni mineral ni star več milijonov let! In kot ugibajo moji bralci, je vodik tudi tukaj nepogrešljiv!
Super diamanti - polprevodniki
Diamant je mineralna, kubična alotropna oblika ogljika. V normalnih pogojih je metastabilna, torej lahko obstaja v nedogled. V vakuumu ali v inertnem plinu pri povišani temperaturi (2000 ° C) se postopoma spremeni v grafit, v zraku pa diamant izgori pri 850-1000 ° C. Najtežji nestisljiv mineral, najvišja toplotna prevodnost 900-2300 W / (mK), visok indeks loma in disperzija.
Diamant ima zaradi nastalega tankega plinskega filma zelo nizek koeficient trenja o kovini v zraku. Prenaša širok spekter elektromagnetnih valov, začne žareti pod vplivom rentgenskega in katodnega sevanja. Za pridobivanje diamantov iz kamnin se v praksi pogosto uporablja rentgenska luminescenca. Visoka preglednost in visok indeks loma povzročata, da se svetlobni žarki večkrat odbijajo znotraj kristala, kar ustvarja edinstveno "igro svetlobe", zaradi česar je diamant dragocen dragulj.
Promocijski video:
Vsak atom ogljika v strukturi diamanta je nameščen v središču tetraedra, katerega vrhovi so štirje najbližji sosedje, kar pojasnjuje najvišjo trdoto diamanta.
Zaradi svoje tetravalentne strukture se diamanti lahko uporabljajo kot nadomestki kristalov germanija in silicija v polprevodnikih. Če lahko uporabimo germanijev tranzistor pri temperaturah do 75 ° C, silicijev - do 125 ° C, potem lahko uporabimo diamantne tranzistorje pri temperaturah do 500 ° C! Modri diamanti so nepogrešljivi za merjenje najmanjših temperaturnih sprememb z občutljivostjo 0,002 ° C, poleg visoke kislinske in toplotne odpornosti pa na tem področju nimajo konkurentov!
Izvor diamantov
Diamanti kristalizirajo v plašču na globini 200 km ali več pri tlaku 4 GPa in temperaturi 1000-1300 ° C in se na površje odnesejo kot posledica eksplozivnih procesov, ki spremljajo nastanek kimberlitnih cevi.
Majhni diamanti so bili v pomembnih količinah najdeni v meteoritih. So zelo starodavnega, pred sončnega izvora. Oblikujejo se tudi v velikanskih kraterjih meteoritov, kjer pretočene kamnine vsebujejo velike količine finega kristalnega diamanta. Znano nahajališče te vrste je popigajska astroblema na severu Sibirije.
Postopek tvorbe diamantov z vidika hidridne teorije Zemlje
Vodik, ki se sprošča iz kovinskega hidrida jedra, doseže zgornji plašč, kjer reagira z železo-ogljikovimi spojinami, pri čemer se slednji izkaže v svoji čisti obliki. Če zunanji pogoji (tlak in temperatura) ustrezajo, se ogljik spremeni v diamant.
Nazorni poskus o gojenju diamantov v vodikovem okolju je v osemdesetih letih uprizoril naš rojak V. N. Larin. Običajno se iz grafita proizvajajo umetni diamanti pri temperaturi 2000-3000 ° C in tlaku 100-200 tisoč atmosfer. Je zelo drago. Vladimir Nikolajevič je razvil način "temperaturni tlak". Košček litoželezne baterije sem postavil v vodikovo atmosfero pod stiskalnico, kjer je pri temperaturi 650 ° C vodik iz litega železa izpustil prosti ogljik, ki se je pri tlaku 18 tisoč atmosfer spremenil v diamante.
Rezultati so bili izraženi v članku V. N. "Diamanti iz baterije" Larin [Spark N22 (4649) od 02.07.2000]
V opisanem postopku oblikovanja diamantov ni bistvenega nesoglasja s splošno sprejeto znanstveno teorijo. Razen izvora samega vodika, ki v klasičnem smislu velja za produkt razpada organskih spojin. Večina geologov povezuje nastanek diamantov v plašču, na primer zaradi razpada ogljikovodikov: CH4 → C + 2H2, vendar razumemo, da se območja subdukcije, skozi katera bi lahko organski hipotetično vstopili v plašč, nahajajo v "Tihem ognjenem obroču" in nahajališča diamantov imajo popolnoma drugačno geografijo!
Geološki in geokemični podatki so akademiku Ruske akademije za naravoslovje, prof. Aleksandru Portnovu, omogočili, da predlaga hipotezo o izvoru diamantnih kimberlitnih cevi, ko ploščadi "prebijejo" velikanski vodiki-metanski "mehurčki", povezani z razplinjavanjem Zemlje. Diamantni kristali se v tem primeru ne pojavljajo v plašču, temveč v ceveh, z zmanjšanjem tlaka v plašču in delno oksidacijo metana. Za razliko od nizkokakovostnih diamantov, dobljenih za tehnične namene iz staljenih kovin, se diamanti iz metana odlikujejo po čistosti in preglednosti. Ni dvoma, da podjetje De Beers ni prihranilo denarja za nakup zanimivih projektov za zlivanje plina, da bi jih za vedno skrili v svojih sefih.
Zemeljski diamanti niso stari več milijonov let
Sodobna znanost datira diamante na milijone (nekaj milijard) let. Toda mnogi od njih vsebujejo izotope ogljika 14, znotraj pa kristal!
Kot veste, je radioizotopski ogljik 14C podvržen β-razpadu z razpolovno dobo T1 / 2 = 5730 ± 40 let, konstanta razpadanja λ = 1.20910−4 leto - 1
To pomeni, da ta metoda ne more datirati dogodkov, starejših od desetih razpolovnih življenj, izkaže se približno 57,5 tisoč let (o tem so pisali tudi avtorji metode). Če torej imamo kakršne koli notranje vključke (brez zunanjih nečistoč), ki vsebujejo 14C, naj gre za diamante, granite, premog ali okameneli les, lahko takoj trdimo, da so ti minerali stari manj kot 60 tisoč let (sicer bi ves ogljik 14 razpadel v celoti)!
Naravni črni diamanti
Ti zelo redki monokristali imajo resnično naravno črno barvo zahvaljujoč vključitvi grafita. Vendar pa obstajajo tudi kristali s temno, gosto sivo, rjavo ali zeleno barvo, ki bodo pri odbiti svetlobi izgledali črno. So neprozorni ali polprosojni, večinoma z različnimi vključki, ki zapletejo njihovo obdelavo. Če pa ima diamant enakomerno barvo in minimalne notranje pomanjkljivosti, je iz njega mogoče dobiti črni diamant odlične kakovosti.
Črni diamanti iz karbonada
Karbonado je polikristalna tvorba, ki jo tvorijo številni tesno varjeni drobni diamanti v silicijevi podlagi. Adhezija kristalov je nehomogena, zato ima karbonado porozno strukturo. Vsebuje grafitne in železove spojine - hematit in magnetit, ki povzročajo temno barvo. Zaradi velikega števila vključkov je karbonado moten. Medsebojna razporeditev diamantnih kristalov ne odraža svetlobe, temveč jo absorbira in prikrajša oblikovanje znamenitega diamantnega sijaja ali "igre". Posebnosti polikristalne strukture določajo izjemno trdnost karbonada v nasprotju z navadnimi diamanti, ki so precej krhki.
Skupina ameriških znanstvenikov iz Brookhaven National Laboratory, ki sta jo vodila Stephen Haggerty in Mark Chance, verjame, da so karbonadi nastali, ko je supernova eksplodirala v vakuumu. Raziskovalci so v vzorcih črnega diamanta našli nekaj redkih spojin titana, dušika in vodika, ki so jih do zdaj našli le v meteoritih. Samo predstavljajte si: diamantni dež nad Brazilijo in Srednjoafriško republiko, kjer so danes črni diamanti.
Predstavljajte si: eksplozija supernove, kolosalni tlak in … temperatura! Oh, obstaja neskladje, diamant se topi pri samo 4000 stopinjah Celzija. To pomeni, da je bilo območje tvorbe karbonada na obrobju eksplozije zvezde, kaj pa pritisk v vakuumu?
Ali ni lažje domnevati kopenskega izvora karbonada? Ja, žal ni tako barvita, brez eksplozije supernove in diamantnega meteorja! V navadnem kopenskem vulkanu, kjer vedno tečejo metan in vodik, ki izhajajo iz črevesja črevesja, nastajajo skupine majhnih diamantov, ki v procesu kristalizacije skupaj prerastejo v druzo. Titan, dušik in vodik niso redki v vulkanskih kamninah!
Leta 1993 so našli karbonado v avahitih, na vzhodnem pobočju vulkana Avachinsky na Kamčatki. Takšne najdbe štejem za naključne v kopenskih razmerah v luči teorije VN Larina o hidridni zemlji.
Podjetni Američani so, ko so analizirali karbonado, takoj ocenili možnosti uporabe superraamantov v elektronski industriji kot nadomestek za silicij.
Razvita je bila tehnologija za proizvodnjo superraamondov: kemično usedanje (CVD) iz plinske faze pri nizkem tlaku! Majhno diamantno zrno se postavi v vakuumsko komoro pri tlaku pod atmosferskim, komora se segreva, nato se vanj nalije metan in nato, no, kako bi bilo brez njega, vodik. Nato nastanejo mikrovalovi, ki povzročajo sproščanje in odlaganje oblaka ogljikovih atomov na zrno. Na ta način lahko gojite ne samo običajne kristale, temveč tudi diamantno ploščo, debelo manj kot milimeter! Te plošče vodijo električno energijo, imajo edinstveno toplotno prevodnost in prenesejo visoke temperature. Naredijo popolna mikro vezja z visoko stopnjo integracije in odporna na pregrevanje!
Področje uporabe takih karbonadnih materialov je široko: od ne obrabljenih umetnih sklepov do nanoresonatorjev (osnova vse akustične opreme) in superčipov. Prepričan sem, da bo prihodnja generacija računalnikov imela v svojih srcih diamantni procesor, ne silicij, narejen s pomočjo vodikove tehnologije!
Prednostna naloga pridobivanja diamantov iz plinske faze in plazme pripada skupini raziskovalcev Inštituta za fizikalno kemijo Akademije znanosti ZSSR (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). Uporabili so plinsko okolje, sestavljeno iz 95% vodika in 5% ogljika, ki vsebuje plin (propan, acetilen), pa tudi visokofrekvenčno plazmo, koncentrirano na podlago, kjer nastaja sam diamant (proces CVD). Temperatura plina od + 700 … 850 ° C pri tlaku tridesetkrat manjši od atmosferskega.
Zelo bi si želel, da v tej prebojni tehnologiji, ki temelji na odkritjih naših inštitutov in rojakov 60–90-ih let XX stoletja, ne bi zaostajali za ZDA z izvajanjem teh dogodkov, ki obljubljajo kolosalne dividende!
Avtor: Igor Dabakhov