Almaz (fra det antikke græske ἀδάμας - "uforgængelig") er det hårdeste, mest korrosionsbestandige, det mest varmeledende mineral, men dette er ikke pointen og ikke engang om dets vidunderlige smykkegenskaber. Lad os henvende os til Almaz som … fremtidens mest værdifulde halvleder, så overvejer vi mulighederne for at få det fra et støbejernsopvarmningsbatteri, og til sidst vil vi forstå, at dette værdifulde mineral ikke er millioner af år gammelt! Og som mine læsere gætter, er brint også uundværligt her!
Super diamanter - halvledere
Diamant er en mineral, kubisk allotropisk form for kulstof. Under normale forhold er det metastabelt, det vil sige, det kan eksistere på ubestemt tid. I et vakuum eller i en inert gas ved forhøjede temperaturer (2000 ° C) bliver det gradvist til grafit, i luft brændes diamant ud ved 850-1000 ° C. Det hårdeste ukomprimerbare mineral, den højeste varmeledningsevne 900-2300 W / (mK), høj brydningsindeks og spredning.
På grund af den resulterende tynde gasfilm har diamant en meget lav friktionskoefficient mod metal i luften. Overfører en lang række elektromagnetiske bølger, begynder at glød under påvirkning af røntgen- og katodestråling. Røntgenluminescens er vidt brugt i praksis til at udtrække diamanter fra klipper. Høj gennemsigtighed og højt brydningsindeks får lysstrålene til at reflekteres mange gange inde i krystallen, hvilket skaber et unikt "lysspil", der gør diamanten til en mest værdifuld perle.
Salgsfremmende video:
Hvert carbonatom i strukturen af en diamant er placeret i midten af en tetrahedron, hvis hjørnestykker er de fire nærmeste naboer, hvilket forklarer diamantens højeste hårdhed.
På grund af dens tetravalente struktur kan diamanter bruges som erstatning for germanium- og siliciumkrystaller i halvledere. Hvis en germanium-transistor kan bruges ved temperaturer op til 75 ° C, en siliciumtransistor - op til 125 ° C, kan diamanttransistorer bruges ved temperaturer op til 500 ° C! Blå diamanter er uundværlige til at måle de mindste temperaturændringer med en følsomhed på 0,002 ° C, og sammen med høj syrebestandighed og varmebestandighed har de ingen konkurrenter på dette område!
Oprindelsen af diamanter
Diamanter krystalliseres i mantelen i en dybde på 200 km eller mere ved et tryk på 4 GPa og en temperatur på 1000-1300 ° C og føres til overfladen som et resultat af eksplosive processer, der ledsager dannelsen af kimberlit-rør.
Små diamanter blev fundet i meteoritter i betydelige mængder. De er af meget gammel, før-solrig oprindelse. De dannes også i kæmpe meteoritkratre, hvor de omsmeltede klipper indeholder betydelige mængder af fin krystallinsk diamant. Et velkendt depositum af denne type er Popigai astroblema i det nordlige Sibirien.
Processen med diamantdannelse set ud fra hydrid Jordteorien
Brintet frigivet fra metalhydridet i kernen når den øvre mantel, hvor det reagerer med jern-carbonforbindelser, hvorved sidstnævnte forskydes i sin rene form. Hvis de ydre forhold (tryk og temperatur) stemmer overens, bliver kulstoffet til diamant.
Et illustrativt eksperiment med dyrkning af diamanter i et brintmiljø blev iscenesat af vores landsmand V. N. Larin tilbage i firserne. Normalt fremstilles kunstige diamanter fra grafit ved en temperatur på 2000-3000 ° C og et tryk på 100-200 tusind atmosfærer. Det er meget dyrt. Vladimir Nikolaevich udviklede tilstanden "temperatur-tryk". Jeg satte et stykke støbejernsbatteri i en brintatmosfære under en presse, hvor ved en temperatur på 650 ° C brændstof bragte forskud på støbejernet, som blev til diamanter ved et tryk på 18.000 atmosfærer.
Resultaterne blev afspejlet i artiklen "Diamonds from a Battery" af V. N. Larin [Spark N22 (4649) fra 02.07.2000]
I den beskrevne proces med diamantdannelse er der ingen grundlæggende uenigheder med den generelt accepterede videnskabelige teori. Bortset fra oprindelsen af selve brintet, der i klassisk forstand betragtes som et henfaldsprodukt af organiske forbindelser. De fleste geologer forbinder dannelsen af diamanter i mantlen som fx skyldes kulbrintets forfald: CH4 → C + 2H2, men vi forstår, at de subduktionszoner, gennem hvilke organiske stoffer hypotetisk kan trænge ind i mantlen, er placeret i”Pacific Ring of Fire”, og diamantaflejringer har en helt anden geografi!
Geologiske og geokemiske data gjorde det muligt for akademikeren fra det russiske naturvidenskabelige akademi, professor Alexander Portnov, at foreslå en hypotese om oprindelsen af diamantholdige kimberlitrør, når platforme "gennemboreres" af kæmpe hydrogen-metan "bobler" forbundet med jordafgasningen. I dette tilfælde forekommer diamantkrystaller ikke i mantelen, men i rør med et fald i manteltrykket og delvis oxidation af methan. I modsætning til diamanter af lav kvalitet, der er opnået til tekniske formål fra smeltede metaller, adskilles diamanter fra methan ved deres renhed og gennemsigtighed. Der er ingen tvivl om, at De Beers-selskabet ikke sparte penge til at købe interessante gasfusionsprojekter for at skjule dem for evigt i deres pengeskabe.
Jordiske diamanter er ikke millioner af år gamle
Moderne videnskab daterer diamanter til millioner (nogle milliarder) år. Men mange af dem indeholder isotoper af kulstof 14 og inde i krystallen!
Som du ved er radioisotopkulstof 14C udsat for ß-henfald med halveringstid T1 / 2 = 5730 ± 40 år, forfaldskonstanten λ = 1.20910−4 år - 1
Dette betyder, at denne metode ikke kan datere hændelser, der er ældre end ti halveringstider, og det viser sig at være 57,5 tusind år (forfatterne af metoden skrev også om dette). Derfor, hvis vi har interne (uden eksterne urenheder) indeslutninger, der indeholder 14C, hvad enten det er diamanter, granit, kul eller forstenet træ, kan vi med det samme oplyse, at disse mineraler er mindre end 60 tusinde år gamle (ellers ville alt kulstof 14 forfaldt helt)!
Naturlige sorte diamanter
Disse meget sjældne monokrystaller har virkelig en naturlig sort farve takket være grafitindeslutningerne. Der er dog også krystaller med en mørk, tæt grå, brun eller grøn farve, der i reflekteret lys vil se ud som sort. De er uigennemsigtige eller halvgennemsigtige, mest med forskellige indeslutninger, der komplicerer deres behandling. Men hvis diamanten har en jævn farve og minimale indre defekter, kan man få en sort diamant af fremragende kvalitet.
Sorte carbonado diamanter
Carbonado er en polykrystallinsk formation dannet af mange tæt svejste små diamanter i en siliciumagtig base. Vedhæftningen af krystaller er inhomogen, derfor har carbonado en porøs struktur. Det indeholder grafit- og jernforbindelser - hematit og magnetit, der forårsager en mørk farve. Det store antal indeslutninger gør carbonado uigennemsigtig. Det gensidige arrangement af diamantkrystaller reflekterer ikke lys, men absorberer det snarere og fratager dannelsen af den berømte diamantglans eller "spil". Særegenhederne ved den polykrystallinske struktur bestemmer den ekstraordinære styrke af carbonado i modsætning til almindelige diamanter, som er ret skrøbelige.
En gruppe amerikanske forskere fra Brookhaven National Laboratory, ledet af Stephen Haggerty og Mark Chance, mener, at carbonadoer blev dannet, da en supernova eksploderede i et vakuum. Forskere har fundet nogle sjældne forbindelser af titan, nitrogen og brint i prøver af sort diamant, som indtil nu kun er fundet i meteoritter. Forestil dig: diamantregn over Brasilien og Den Centralafrikanske Republik, hvor nu findes sorte diamanter.
Forestil dig: en supernovaeksplosion, kolossalt tryk og … temperatur! Åh, der er uoverensstemmelse, diamanten smelter ved kun 4000 grader celsius. Dette betyder, at carbonado-dannelseszonen var i periferien af eksplosionen af stjernen, men hvad så med trykket i et vakuum?
Er det ikke lettere at antage carbonado's jordiske oprindelse? Ja, det er ikke så farverigt, desværre uden en supernova-eksplosion og et diamant-meteorbrusebad! I en almindelig jordbunden vulkan, hvor der altid er strømme af metan og brint, der stammer fra tarmene på planeten, dannes grupper af små diamanter, som i krystallisationsprocessen vokser sammen til en druse. Titanium, nitrogen og brint er ikke ualmindelige i vulkanske klipper!
I 1993 blev carbonado fundet i avachiter, på den østlige hældning af vulkanen Avachinsky i Kamchatka. Jeg betragter sådanne fund som ikke tilfældige under jordforhold i lyset af VN Larins teori om hydridjord.
Inviterende amerikanere, efter at have analyseret carbonado, vurderede øjeblikkeligt udsigterne til at bruge superaliamanter i elektronikindustrien som en erstatning for silicium.
Der blev udviklet en teknologi til produktion af superaliamanter: kemisk afsætning (CVD) fra gasfasen ved lavt tryk! Et lille diamantkorn anbringes i et vakuumkammer ved et tryk under atmosfæren, kammeret opvarmes, derefter pumpes methan ind i det, og derefter, ja, hvordan kunne det være uden det, brint. Mikrobølger dannes derefter, hvilket får en sky af kulstofatomer til at blive frigivet og deponeret på kornet. På denne måde kan du vokse ikke kun de sædvanlige krystaller, men også en diamantplade, der er mindre end en millimeter tyk! Disse plader leder elektricitet, har unik varmeledningsevne og tåler høje temperaturer. De fremstiller perfekte mikrokredsløb med en høj grad af integration og er modstandsdygtige mod overophedning!
Anvendelsesområdet for sådanne carbonadmaterialer er bredt: fra ikke-slidende kunstige samlinger til nanoresonatorer (grundlaget for alt akustisk udstyr) og superchips. Jeg er sikker på, at den kommende generation af computere i deres hjerter vil have en diamantprocessor, ikke en silicium, fremstillet ved hjælp af brintteknologi!
Prioriteten ved at få diamanter fra gasfasen og plasmaet hører til et team af forskere ved Institut for Fysisk Kemi ved USSR Academy of Sciences (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). De brugte et gasmiljø bestående af 95% brint og 5% kulstofholdig gas (propan, acetylen) samt højfrekvent plasma koncentreret på underlaget, hvor selve diamanten dannes (CVD-proces). Gastemperatur fra + 700 … 850 ° C ved et tryk tredive gange mindre end atmosfærisk.
Jeg vil meget gerne have, at vi i denne banebrydende teknologi, der er baseret på opdagelserne fra vores institutioner og landsmænd fra 60-90'erne af det XX århundrede, ikke ville halte efter De Forenede Stater med gennemførelsen af disse udviklinger, der lover kolossalt udbytte!
Forfatter: Igor Dabakhov