Almaz (fra eldgammel gresk ἀδαμας - "uforgjengelig") er det vanskeligste, mest korrosjonsbestandige, det mest varmeledende mineralet, men dette er ikke poenget, og ikke engang om dets fantastiske smykkegenskaper. La oss henvende oss til Almaz som … fremtidens mest verdifulle halvleder, så vil vi vurdere mulighetene for å få det fra et støpejerns varmebatteri, og til slutt vil vi forstå at dette verdifulle mineralet ikke er millioner av år gammelt! Og som leserne mine antar, er hydrogen også uunnværlig her!
Superdiamanter - halvledere
Diamant er en mineral, kubisk allotropisk form av karbon. Under normale forhold er det metastabilt, det vil si at det kan eksistere på ubestemt tid. I et vakuum eller i en inert gass ved høye temperaturer (2000 ° C) blir det gradvis til grafitt, i luft brenner diamant ut ved 850-1000 ° C. Det hardeste ukomprimerbare mineralet, den høyeste varmeledningsevnen 900-2300 W / (mK), høy brytningsindeks og spredning.
På grunn av den resulterende tynngassfilmen har diamant en veldig lav friksjonskoeffisient mot metall i luft. Overfører et bredt spekter av elektromagnetiske bølger, begynner å glød under påvirkning av røntgen- og katodestråling. X-ray luminescence er mye brukt i praksis for å trekke ut diamanter fra bergarter. Høy gjennomsiktighet og høy brytningsindeks fører til at lysstrålene reflekteres mange ganger inne i krystallen, og skaper et unikt "lysspill", som gjør diamanten til en mest verdifull perle.
Salgsfremmende video:
Hvert karbonatom i strukturen til en diamant er lokalisert i sentrum av en tetrahedron, hvis toppunkt er de fire nærmeste naboene, noe som forklarer diamantens høyeste hardhet.
På grunn av den tetravalente strukturen kan diamanter brukes som erstatning for germanium og silisiumkrystaller i halvledere. Hvis en germanium-transistor kan brukes ved temperaturer opp til 75 ° C, en silisiumtransistor - opp til 125 ° C, kan diamanttransistorer brukes ved temperaturer opp til 500 ° C! Blå diamanter er uunnværlige for å måle de minste temperaturendringene med en følsomhet på 0,002 ° C, og sammen med høy syrebestandighet og varmebestandighet har de ingen konkurrenter på dette området!
Opprinnelsen til diamanter
Diamanter krystalliseres i mantelen med en dybde på 200 km eller mer ved et trykk på 4 GPa og en temperatur på 1000-1300 ° C og føres til overflaten som et resultat av eksplosive prosesser som ledsager dannelsen av kimberlit-rør.
Små diamanter ble funnet i meteoritter i betydelige mengder. De er av veldig eldgamle, før solenergi opprinnelse. De dannes også i gigantiske meteorittkratere, der de omsmeltede bergartene inneholder betydelige mengder fin krystallinsk diamant. Et kjent depositum av denne typen er Popigai astroblema i Nord-Sibir.
Prosessen med diamantdannelse sett fra hydrid Jordteorien
Hydrogenet som frigjøres fra metallhydridet i kjernen når den øvre mantelen, hvor den reagerer med jern-karbonforbindelser, og fortrenger den sistnevnte i sin rene form. Hvis de ytre forholdene (trykk og temperatur) stemmer overens, blir karbonet til diamant.
Et illustrerende eksperiment på dyrking av diamanter i et hydrogenmiljø ble iscenesatt av vår landsmann V. N. Larin allerede på åttitallet. Vanligvis produseres kunstige diamanter fra grafitt ved en temperatur på 2000-3000 ° C og et trykk på 100-200 tusen atmosfærer. Det er veldig dyrt. Vladimir Nikolaevich utviklet modus "temperatur-trykk". Han plasserte et stykke støpejernsbatteri i en hydrogenatmosfære under en presse, der ved en temperatur på 650 ° C fortrengte hydrogen fritt karbon fra støpejernet, som ble til diamanter med et trykk på 18 000 atmosfærer.
Resultatene ble reflektert i artikkelen "Diamonds from a Battery" av V. N. Larin [Spark N22 (4649) fra 02.07.2000]
I den beskrevne prosessen med diamantdannelse er det ingen grunnleggende uenigheter med den allment aksepterte vitenskapelige teorien. Bortsett fra opprinnelsen til selve hydrogenet, som i klassisk forstand betraktes som et forfallsprodukt av organiske forbindelser. De fleste geologer forbinder dannelsen av diamanter i mantelen som for eksempel skyldes forfallet av hydrokarboner: CH4 → C + 2H2, men vi forstår at underdrivingssonene som organiske stoffer hypotetisk kan komme inn i mantelen ligger i "Pacific Ring of Fire", og diamantforekomster har en helt annen geografi!
Geologiske og geokjemiske data tillot akademikeren ved det russiske naturvitenskapelige akademiet, professor Alexander Portnov, å foreslå en hypotese om opprinnelsen til diamantholdige kimberlittrør når plattformene "gjennombores" av gigantiske hydrogen-metan "bobler" knyttet til avgassing av jorden. I dette tilfellet vises diamantkrystaller ikke i mantelen, men i rør, med en reduksjon i manteltrykket og delvis oksidasjon av metan. I motsetning til diamanter av lav kvalitet oppnådd for tekniske formål fra smeltede metaller, er diamanter fra metan utmerket ved deres renhet og gjennomsiktighet. Det er ingen tvil om at De Beers-selskapet ikke sparte penger på å kjøpe opp interessante gassfusjonsprosjekter for å gjemme dem for alltid i sine safe.
Jordlige diamanter er ikke millioner av år gamle
Moderne vitenskap daterer diamanter til millioner (noen milliarder) år. Men mange av dem inneholder isotoper av karbon 14, og inne i krystallen!
Som du vet er radioisotopkarbonet 14C utsatt for β-forfall med halveringstid T1 / 2 = 5730 ± 40 år, forfallets konstant λ = 1.20910−4 år - 1
Dette betyr at denne metoden ikke kan datere hendelser som er eldre enn ti halveringstider, det viser seg omtrent 57,5 tusen år (forfatterne av metoden skrev også om dette). Derfor, hvis vi har noen interne (uten ytre urenheter) inneslutninger som inneholder 14C, det være seg diamanter, granitter, kull eller forsteinet trevirke, kan vi øyeblikkelig oppgi at disse mineralene er mindre enn 60 tusen år gamle (ellers ville alt karbon 14 ha forfalt helt)!
Naturlige sorte diamanter
Disse veldig sjeldne monokrystallene har virkelig en naturlig svart farge takket være inkluderingen av grafitt. Imidlertid er det også krystaller med en mørk, tett grå, brun eller grønn farge, som i reflektert lys vil se ut som svart. De er ugjennomsiktige eller halvgjennomsiktige, mest med forskjellige inneslutninger som kompliserer behandlingen deres. Men hvis diamanten har en jevn farge og minimale indre feil, kan du få en svart diamant av ypperlig kvalitet.
Sorte karbonadiamanter
Carbonado er en polykrystallinsk formasjon dannet av mange tett sveisede ørsmå diamanter i en kiselaktig base. Vedheftingen av krystaller er inhomogen, derfor har carbonado en porøs struktur. Den inneholder grafitt- og jernforbindelser - hematitt og magnetitt, som forårsaker en mørk farge. Det store antallet inneslutninger gjør carbonado ugjennomsiktig. Det gjensidige arrangementet av diamantkrystaller reflekterer ikke lys, men absorberer det heller, og fratar dannelsen av den berømte diamantglansen eller "spillet". Særegenhetene ved den polykrystallinske strukturen bestemmer den ekstraordinære styrken til carbonado, i motsetning til vanlige diamanter, som er ganske skjøre.
En gruppe amerikanske forskere fra Brookhaven National Laboratory, ledet av Stephen Haggerty og Mark Chance, mener at karbonadoer ble dannet da en supernova eksploderte i vakuum. Forskere har funnet noen sjeldne forbindelser av titan, nitrogen og hydrogen i prøver av svart diamant, som til nå bare har blitt funnet i meteoritter. Bare tenk deg: diamantregn over Brasil og Den sentralafrikanske republikk, der nå finnes sorte diamanter.
Se for deg: en supernovaeksplosjon, kolossalt trykk og … temperatur! Åh, det er et misforhold, diamanten smelter ved bare 4000 grader celsius. Dette betyr at karbonadedannelsessonen var i omkretsen av eksplosjonen av stjernen, men hva med trykket i et vakuum?
Er det ikke lettere å anta den jordiske opprinnelsen til carbonado? Ja, den er ikke så fargerik, akk, uten en supernovaeksplosjon og en diamantmeteurdusj! I en vanlig jordvulkan, hvor det alltid er strømmer av metan og hydrogen som stammer fra tarmene på planeten, dannes grupper av små diamanter, som i prosessen med krystallisering vokser sammen til en druse. Titan, nitrogen og hydrogen er ikke uvanlig i vulkanske bergarter!
I 1993 ble carbonado funnet i avachites, i den østlige skråningen av vulkanen Avachinsky i Kamchatka. Jeg anser at slike funn ikke er tilfeldig under jordforhold, i lys av VN Larins teori om hydride jord.
Inviterende amerikanere, etter å ha analysert carbonado, vurderte umiddelbart utsiktene til å bruke superaliamonds i elektronikkindustrien som erstatning for silisium.
En teknologi ble utviklet for å produsere superaliamanter: kjemisk avsetning (CVD) fra gassfasen ved lavt trykk! Et lite diamantkorn plasseres i et vakuumkammer ved et trykk under atmosfæren, kammeret blir oppvarmet, deretter metan pumpes det inn, og deretter, vel, hvordan kunne det være uten det, hydrogen. Mikrobølger blir deretter opprettet, noe som får en sky av karbonatomer til å bli frigjort og avsatt på kornet. På denne måten kan du vokse ikke bare de vanlige krystallene, men også en diamantplate mindre enn en millimeter tykk! Disse platene leder strøm, har unik varmeledningsevne og tåler høye temperaturer. De lager perfekte mikrokretser med høy integrasjonsgrad og er motstandsdyktige mot overoppheting!
Bruksområdet for slike karbonadematerialer er bredt: fra kunstige ledd som ikke har på seg til nanoresonatorer (grunnlaget for alt akustisk utstyr) og superchips. Jeg er sikker på at den fremtidige generasjonen datamaskiner vil ha en diamantprosessor, ikke en silisiumprodusent, laget med hydrogenteknologi!
Prioriteten ved å skaffe diamanter fra gassfasen og plasma tilhører et team av forskere ved Institute of Physical Chemistry ved USSR Academy of Sciences (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). De brukte et gassmiljø bestående av 95% hydrogen og 5% karbonholdig gass (propan, acetylen), samt høyfrekvent plasma konsentrert på underlaget, der selve diamanten ble dannet (CVD-prosess). Gass temperatur fra + 700 … 850 ° C ved et trykk tredve ganger mindre enn atmosfærisk.
Jeg vil veldig gjerne at i denne banebrytende teknologien, som er basert på funnene fra våre institutter og landsmenn på 60-90-tallet av XX århundre, ville vi ikke henge etter USA med implementeringen av denne utviklingen, som lover kolossalt utbytte!
Forfatter: Igor Dabakhov
