Almaz (ze starověkého Řecka ἀδάμας - „nezničitelný“) je nejtvrdší, nejodolnější vůči korozi, nejvíce tepelně vodivý minerál, ale to není smysl a ani jeho nádherné šperky. Podívejme se na Almaz jako na nejcennější polovodič budoucnosti, pak zvážíme možnosti jeho získání z litinového radiátoru a konečně pochopíme, že tento cenný minerál není starý milióny let! A jak odhadují mí čtenáři, je zde také nezbytný vodík!
Super diamanty - polovodiče
Diamant je minerální kubická alotrotropní forma uhlíku. Za normálních podmínek je metastabilní, to znamená, že může existovat neomezeně dlouho. Ve vakuu nebo v inertním plynu při zvýšených teplotách (2000 ° C) se postupně mění na grafit, ve vzduchu diamant vyhoří při 850-1000 ° C. Nejtvrdší nestlačitelný minerál, nejvyšší tepelná vodivost 900 - 2300 W / (mK), vysoký index lomu a disperze.
Díky výsledné tenké plynové fólii má diamant velmi nízký koeficient tření vůči kovu ve vzduchu. Přenáší širokou škálu elektromagnetických vln, začíná zářit pod vlivem rentgenového a katodového záření. Rentgenová luminiscence je v praxi široce používána k extrakci diamantů z hornin. Vysoká průhlednost a vysoký index lomu způsobují, že se paprsky světla odrážejí mnohokrát uvnitř krystalu a vytvářejí jedinečnou „hru světla“, díky níž je diamant nejcennějším drahokamem.
Propagační video:
Každý atom uhlíku ve struktuře diamantu je umístěn ve středu čtyřstěnu, jehož vrcholy jsou čtyři nejbližší sousedé, což vysvětluje nejvyšší tvrdost diamantu.
Diamanty mohou být díky své tetravalentní struktuře použity jako náhražky krystalů germania a křemíku v polovodičích. Pokud lze germaniový tranzistor použít při teplotách až 75 ° C, křemíkový tranzistor - až 125 ° C, pak diamantové tranzistory lze použít při teplotách až 500 ° C! Modré diamanty jsou nezbytné pro měření nejmenších změn teploty s citlivostí 0,002 ° C a spolu s vysokou odolností vůči kyselinám a žáruvzdorností nemají v této oblasti konkurenty!
Původ diamantů
Diamanty krystalizují v plášti v hloubce 200 km nebo více při tlaku 4 GPa a teplotě 1 000–1300 ° C a jsou přenášeny na povrch v důsledku výbušných procesů doprovázejících tvorbu kimberlitových trubek.
Ve velkých množstvích byly nalezeny malé diamanty v meteoritech. Jsou velmi starověkého, před-solárního původu. Vytváří se také v obřích kráterech meteoritů, kde přetavené horniny obsahují značné množství jemného krystalického diamantu. Známým ložiskem tohoto typu je Popigai astroblema na severu Sibiře.
Proces formování diamantu z hlediska teorie hydridů Země
Vodík uvolněný z hydridu kovu v jádru dosahuje horního pláště, kde reaguje se sloučeninami železo-uhlík a vytlačuje je v čisté formě. Pokud vnější podmínky (tlak a teplota) odpovídají, uhlík se změní na diamant.
Ilustrativní experiment na pěstování diamantů ve vodíkovém prostředí představil náš krajan V. N. Larin v 80. letech. Umělé diamanty se obvykle vyrábějí z grafitu při teplotě 2 000 až 3 000 ° C a tlaku 100 až 200 000 atmosfér. Je to velmi drahé. Vladimír Nikolaevič vyvinul režim "teplota-tlak". Kousek litinové baterie jsem vložil do vodíkové atmosféry pod lis, kde při teplotě 650 ° C vodík vytlačil volný uhlík z litiny, která se změnila na diamanty při tlaku 18 tisíc atmosfér.
Výsledky se projevily v článku „Diamanty z baterie“od V. N. Larin [Spark N22 (4649) z 02.07.2000]
V popsaném procesu formování diamantu neexistují žádné zásadní neshody s obecně přijímanou vědeckou teorií. S výjimkou původu vodíku samotného, který je v klasickém smyslu považován za produkt rozkladu organických sloučenin. Většina geologů sdružuje tvorbu diamantů v plášti kvůli například rozpadu uhlovodíků: CH4 → C + 2H2, ale chápeme, že subdukační zóny, skrze které by organické látky mohly hypoteticky vstoupit do pláště, jsou umístěny v „Tichém kruhu ohně“a diamantové vklady mají úplně jinou geografii!
Geologická a geochemická data umožnila akademikovi Ruské akademie přírodních věd, profesorovi Alexandru Portnovovi, navrhnout hypotézu o původu diamantových trubek kimberlitů, když jsou platformy „propíchnuty“obrovskými vodíkovými metanovými bublinami spojenými s odplyněním Země. V tomto případě se diamantové krystaly neobjevují v plášti, ale v trubkách, se snížením tlaku v plášti a částečnou oxidací metanu. Na rozdíl od diamantů nízké kvality získaných pro technické účely z roztavených kovů se diamanty z metanu vyznačují čistotou a průhledností. Není pochyb o tom, že společnost De Beers ušetřila žádné peníze na nákup zajímavých projektů fúzí plynu, aby je navždy skryla ve svých trezorech.
Zemské diamanty nejsou staré miliony let
Moderní věda datuje diamanty na milióny (několik miliard) let. Ale mnoho z nich obsahuje izotopy uhlíku 14 a uvnitř krystalu!
Jak víte, radioizotopový uhlík 14C podléhá β-rozkladu s poločasem T1 / 2 = 5730 ± 40 let, konstanta rozkladu λ = 1,20910−4 rok - 1
To znamená, že tato metoda nemůže datovat události starší než deset poločasů, ukazuje se asi 57,5 tisíce let (autoři metody o tom také psali). Pokud tedy máme nějaké vnitřní (bez vnějších nečistot) inkluze obsahující 14C, ať už jsou to diamanty, žula, uhlí nebo zkamenělé dřevo, můžeme okamžitě říci, že tyto minerály jsou staré méně než 60 tisíc let (jinak by se veškerý uhlík 14 úplně rozpadl)!
Přírodní černé diamanty
Tyto velmi vzácné monokrystaly mají přirozeně černou barvu díky inkluzi grafitu. Existují však také krystaly tmavé, husté šedé, hnědé nebo zelené barvy, které v odraženém světle budou vypadat jako černé. Jsou neprůhledné nebo poloprůhledné, většinou s různými inkluzemi, které komplikují jejich zpracování. Má-li však diamant rovnoměrnou barvu a minimální vnitřní vady, lze z něj získat černý diamant vynikající kvality.
Diamanty z černého karbonu
Carbonado je polykrystalická formace tvořená mnoha pevně svařenými malými diamanty v křemičité bázi. Přilnavost krystalů je nehomogenní, proto má karbonado porézní strukturu. Obsahuje grafit a sloučeniny železa - hematit a magnetit, které způsobují tmavou barvu. Díky velkému počtu inkluzí je uhlík neprůhledný. Vzájemné uspořádání diamantových krystalů nereflektuje světlo, nýbrž ho absorbuje a připravuje tak formaci slavné diamantové briliance nebo „hry“. Zvláštnosti polykrystalické struktury určují na rozdíl od obyčejných diamantů, které jsou poměrně křehké, mimořádnou sílu uhlíku.
Skupina amerických vědců z Brookhaven National Laboratory, vedená Stephenem Haggertym a Markem Chanceem, věří, že karbonadoes vznikly, když ve vakuu explodovala supernova. Vědci našli ve vzorcích černých diamantů některé vzácné sloučeniny titanu, dusíku a vodíku, které se dosud vyskytovaly pouze v meteoritech. Jen si představte: diamantový déšť nad Brazílií a Středoafrickou republikou, kde se nyní nacházejí černé diamanty.
Představte si: výbuch supernovy, kolosální tlak a … teplota! Oh, existuje neshoda, diamant taje jen při 4000 stupních Celsia. To znamená, že zóna formování uhlíku byla na okraji exploze hvězdy, ale co tlak ve vakuu?
Není snadnější předpokládat pozemský původ uhlíku? Ano, není to tak barevné, bohužel, bez výbuchu supernovy a diamantové meteorické sprchy! V obyčejné pozemské sopce, kde vždy proudí metan a vodík vycházející z vnitřku planety, se vytvářejí skupiny malých diamantů, které v procesu krystalizace rostou společně do sucha. Titan, dusík a vodík nejsou u vulkanických hornin neobvyklé!
V roce 1993 byl uhlík nalezen ve avachitech, na východním svahu sopky Avachinsky v Kamčatce. Za pozemské podmínky považuji takové nálezy za náhodné, ve světle teorie VN Larina o hydridové Zemi.
Podnikaví Američané poté, co analyzovali uhlík, okamžitě vyhodnotili vyhlídky na použití superaliamondů v elektronickém průmyslu jako náhrady za křemík.
Byla vyvinuta technologie pro výrobu superaliamondů: chemická depozice (CVD) z plynné fáze při nízkém tlaku! Malé diamantové zrno se umístí do vakuové komory pod tlakem pod atmosférou, komora se zahřeje, pak se do ní načerpá metan a potom, jak by to mohlo být bez něj, vodík. Mikrovlny se pak vytvoří, což způsobí, že se oblak atomů uhlíku uvolní a uloží na zrno. Tímto způsobem můžete pěstovat nejen obvyklé krystaly, ale také diamantovou desku o tloušťce menší než milimetr! Tyto desky vedou elektřinu, mají jedinečnou tepelnou vodivost a odolávají vysokým teplotám. Vytvářejí dokonalé mikroobvody s vysokým stupněm integrace a odolné proti přehřátí!
Oblast použití takových materiálů s obsahem uhlíku je široká: od nenosných umělých kloubů po nanorezonátory (základ veškerého akustického vybavení) a superčipů. Jsem si jist, že budoucí generace počítačů bude mít ve svých srdcích diamantový procesor, nikoli silikonový, vyrobený pomocí vodíkové technologie!
Priorita získávání diamantů z plynné fáze a plazmy patří do týmu vědců Ústavu fyzikální chemie Akademie věd SSSR (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). Používali plynné prostředí sestávající z 95% vodíku a 5% plynu obsahujícího uhlík (propan, acetylen), jakož i vysokofrekvenční plazmu koncentrovanou na substrátu, kde se formoval samotný diamant (proces CVD). Teplota plynu od + 700 … 850 ° C při tlaku třicetkrát nižším než atmosférický.
Velmi bych ráda, že v této průlomové technologii, která je založena na objevech našich institutů a krajanů 60. až 90. let XX. Století, bychom s implementací tohoto vývoje, který slibuje kolosální dividendy, nezaostávali za Spojenými státy!
Autor: Igor Dabakhov