Almazas (iš senovės graikų ἀδάμας - „nesunaikinamas“) yra sunkiausias, atspariausias korozijai, šilumą laidžiantis mineralas, tačiau tai nėra esmė ir net ne apie nuostabias jo papuošalų savybes. Pažvelkime į „Almaz“kaip … vertingiausią ateities puslaidininkį, tada svarstysime galimybes jį įsigyti iš ketaus šildymo akumuliatoriaus ir galiausiai suprasime, kad šis vertingas mineralas nėra milijonų metų senumo! Kaip spėja mano skaitytojai, čia taip pat būtinas vandenilis!
Super deimantai - puslaidininkiai
Deimantas yra mineralinė, kubinė alotropinė anglies forma. Normaliomis sąlygomis jis yra metastabilus, tai yra, jis gali egzistuoti neribotą laiką. Vakuume ar inertinėse dujose esant aukštesnei temperatūrai (2000 ° C) jis pamažu virsta grafitu, ore deimantas dega 850–1000 ° C temperatūroje. Sunkiausias nesuspaudžiamas mineralas, didžiausias šilumos laidumas 900–2300 W / (mK), didelis lūžio rodiklis ir dispersija.
Dėl susidariusios plonos dujų plėvelės deimantas turi labai mažą trinties su metalu ore koeficientą. Praleidžia platų elektromagnetinių bangų diapazoną, pradeda švytėti veikiant rentgeno ir katodo spinduliuotei. Rentgeno liuminescencija yra plačiai naudojama praktikoje deimantams iš uolienų išgauti. Didelis skaidrumas ir didelis lūžio rodiklis lemia, kad šviesos spinduliai daug kartų atsispindi kristalo viduje, sukurdami unikalų „šviesos žaismą“, todėl deimantas yra vertingiausias perlas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kiekvienas deimanto struktūros anglies atomas yra tetraedro, kurio viršūnės yra keturios artimiausios kaimynės, centre, kuris paaiškina aukščiausią deimanto kietumą.
Dėl savo tetravalentinės struktūros deimantai gali būti naudojami kaip germanio ir silicio kristalų pakaitalai puslaidininkiuose. Jei germanio tranzistorius galima naudoti iki 75 ° C, silicinį - iki 125 ° C, tada deimantinius tranzistorius galima naudoti iki 500 ° C! Mėlynieji deimantai yra būtini norint išmatuoti menkiausius temperatūros pokyčius, kai jų jautrumas yra 0,002 ° C, o kartu su dideliu atsparumu rūgštims ir karščiui, jie šioje srityje neturi konkurentų!
Deimantų kilmė
Deimantai kristaluojasi mantijoje 200 km ar didesniame gylyje esant 4 GPa slėgiui ir 1000–1300 ° C temperatūrai ir nešami į paviršių dėl sprogstamųjų procesų, vykstančių formuojant kimberlito vamzdžius.
Dideli kiekiai meteorituose buvo rasti nedideli deimantai. Jie yra labai senovės, prieš saulę kilę. Jie taip pat susiformuoja milžiniškuose meteorito krateriuose, kur reljefinėse uolienose yra didelis kiekis smulkaus kristalinio deimanto. Plačiai žinoma šio tipo telkinys yra Popigai astroblema Sibiro šiaurėje.
Deimantų formavimo procesas žemės hidrido teorijos požiūriu
Vandenilis, išsiskiriantis iš šerdies metalinio hidrido, pasiekia viršutinę apvalkalą, kur jis reaguoja su geležies-anglies junginiais, išstumdamas grynąją pastarąją. Jei išorinės sąlygos (slėgis ir temperatūra) atitinka, anglis virsta deimantu.
Aiškinantį deimantų auginimo vandenilio aplinkoje eksperimentą mūsų tautietis V. N. Larinas surengė dar aštuntajame dešimtmetyje. Paprastai dirbtiniai deimantai gaminami iš grafito, esant 2000-3000 ° C temperatūrai ir 100-200 tūkstančių atmosferų slėgiui. Tai labai brangu. Vladimiras Nikolajevičius sukūrė „temperatūros ir slėgio“režimą. Ketaus akumuliatoriaus gabalą jis įdėjo į vandenilio atmosferą po presu, kur 650 ° C temperatūroje vandenilis iš ketaus išstūmė laisvą anglį, kuri 18 tūkstančių atmosferų slėgyje virto deimantais.
Rezultatai atsispindėjo V. N straipsnyje „Deimantai iš akumuliatoriaus“. Larinas [„Spark N22“(4649) nuo 2000 07 02]
Aprašytame deimantų formavimo procese nėra esminių nesutarimų su visuotinai priimta moksline teorija. Išskyrus patį vandenilį, kuris klasikine prasme laikomas organinių junginių skilimo produktu. Dauguma geologų deimantų susidarymą apvalkaluose sieja, pavyzdžiui, suardžius angliavandenilius: CH4 → C + 2H2, tačiau mes suprantame, kad subdukcijos zonos, per kurias organinės medžiagos hipotetiniu būdu galėtų patekti į mantiją, yra „Ramiojo vandenyno ugnies žiede“, ir deimantų telkiniai turi visiškai skirtingą geografiją!
Geologiniai ir geocheminiai duomenys leido Rusijos gamtos mokslų akademijos akademikui profesoriui Aleksandrui Portnovui pasiūlyti hipotezę apie deimantinių kimberlito vamzdžių kilmę, kai platformas „pramuša“milžiniški vandenilio ir metano „burbuliukai“, susiję su Žemės degazavimu. Tokiu atveju deimantiniai kristalai atsiranda ne mantijoje, o vamzdžiuose, sumažėjus mantijos slėgiui ir dalinai oksiduojant metanui. Skirtingai nuo žemos kokybės deimantų, gaunamų techniniais tikslais iš išlydytų metalų, deimantai iš metano išsiskiria grynumu ir skaidrumu. Neabejojama, kad „De Beers“įmonė negailėjo pinigų nusipirkti įdomių dujų sintezės projektų, kad juos amžinai paslėptų savo seifuose.
Žemės deimantai nėra milijonų metų senumo
Šiuolaikinis mokslas datuoja deimantus milijonus (kai kuriuos milijardus) metų. Tačiau daugelyje jų yra 14 anglies izotopų, o kristalo viduje!
Kaip žinote, radioaktyviųjų izotopų 14C anglis patiria β irimąsi, jo pusinės eliminacijos laikas T1 / 2 = 5730 ± 40 metų, skilimo konstanta λ = 1,20910−4 metai - 1
Tai reiškia, kad šis metodas negali datuoti įvykių, kurie yra senesni nei dešimt pusinės eliminacijos periodų, pasirodo, apie 57,5 tūkstančio metų (metodo autoriai taip pat rašė apie tai). Taigi, jei mes turime kokių nors vidinių (be išorinių priemaišų) intarpų, kuriuose yra 14C, ar tai būtų deimantai, granitai, anglys ar susmulkinta mediena, mes galime iš karto pasakyti, kad šie mineralai yra senesni nei 60 tūkstančių metų (kitaip visa anglis 14 būtų visiškai suiręs)!
Natūralūs juodi deimantai
Šie labai reti monokristalai iš tikrųjų turi natūralią juodą spalvą dėl grafito intarpų. Tačiau taip pat yra kristalų, turinčių tamsią, tankią pilką, rudą ar žalią spalvą, kurie atspindėtoje šviesoje atrodys kaip juodi. Jie yra nepermatomi arba pusiau skaidrūs, dažniausiai su įvairiais intarpais, kurie apsunkina jų apdorojimą. Bet jei deimantas turi lygią spalvą ir turi minimalius vidinius defektus, tuomet iš jo galima gauti puikios kokybės juodą deimantą.
Juodi karbonado deimantai
Carbonado yra polikristalinė formacija, kurią sudaro daug sandariai suvirintų mažų deimantų silicio pagrindu. Kristalų adhezija yra nevienalytė, todėl karbonado struktūra yra porėta. Jame yra grafito ir geležies junginių - hematito ir magnetito, kurie sukelia tamsią spalvą. Didelis intarpų skaičius padaro karbonadą nepermatomą. Abipusis deimantų kristalų išdėstymas neatspindi šviesos, o greičiau ją sugeria, atimdamas garsiojo deimanto spindesio ar „žaidimo“susidarymą. Polikristalinės struktūros ypatumai lemia nepaprastą karbonado stiprumą, priešingai nei įprasti deimantai, kurie yra gana trapūs.
Brookhaveno nacionalinės laboratorijos amerikiečių mokslininkų grupė, vadovaujama Stepheno Haggerty ir Marko Chanceo, mano, kad karbonadai susidarė, kai vakuume sprogo supernova. Tyrėjai juodojo deimanto pavyzdžiuose rado keletą retų titano, azoto ir vandenilio junginių, kurie iki šiol buvo randami tik meteorituose. Įsivaizduokite: deimantų lietus virš Brazilijos ir Centrinės Afrikos Respublikos, kur dabar randami juodi deimantai.
Įsivaizduokite: supernovos sprogimas, didžiulis slėgis ir … temperatūra! O, yra nesutapimas, deimantas tirpsta tik esant 4000 laipsnių Celsijaus laipsniui. Tai reiškia, kad karbonado susidarymo zona buvo žvaigždės sprogimo periferijoje, bet kaip tada slėgis vakuume?
Ar ne lengviau manyti, kad antžeminė karbonado kilmė? Taip, jis nėra toks spalvingas, deja, be supernovos sprogimo ir deimantinio meteoro dušo! Įprastame antžeminiame ugnikalnyje, kuriame iš planetos vidaus visada sklinda metano ir vandenilio srautai, susidaro mažų deimantų grupės, kurie kristalizacijos procese išauga į būgną. Titanas, azotas ir vandenilis nėra reti ugnikalnių uolienose!
1993 m. Karbonatas buvo rastas avachituose, Kamčatkos Avachinsky ugnikalnio rytiniame šlaite. Manau, kad tokie radiniai nėra atsitiktiniai sausumos sąlygomis, atsižvelgiant į VN Larino teoriją apie žemės hidridą.
Verslūs amerikiečiai, išanalizavę karbonadą, nedelsdami įvertino superaliamondų panaudojimo elektronikos pramonėje kaip silicio pakaitalo perspektyvas.
Buvo sukurta superaliandų gamybos technologija: cheminis nusodinimas (CVD) iš dujų fazės esant žemam slėgiui! Nedidelis deimantų grūdelis dedamas į vakuumo kamerą, esant mažesniam nei atmosferos slėgiui, kamera kaitinama, po to į ją pumpuojamas metanas, o tada gerai, kaip galėtų būti be jo, vandenilis. Tada sukuriamos mikrobangos, dėl kurių anglies atomų debesis gali išsiskirti ir nusėsti ant grūdų. Tokiu būdu galite užauginti ne tik įprastus kristalus, bet ir mažesnę nei milimetro storio deimantinę plokštelę! Šios plokštės praleidžia elektrą, pasižymi unikaliu šilumos laidumu ir atlaiko aukštą temperatūrą. Jie sukuria nepriekaištingą mikroschemą su dideliu integracijos laipsniu ir yra atsparūs perkaitimui!
Tokių karbonadinių medžiagų taikymo sritis yra plati: nuo nenešančių dirbtinių jungčių iki nanorezonatorių (visos akustinės įrangos pagrindas) ir superčipsų. Esu tikras, kad būsimos kompiuterių kartos širdyje bus deimantų procesorius, o ne silicinis, pagamintas naudojant vandenilio technologiją!
Deimantų gavimo iš dujų fazės ir plazmos prioritetas priklauso SSRS mokslų akademijos Fizikinės chemijos instituto (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.) tyrėjų komandai. Jie naudojo dujų aplinką, susidedančią iš 95% vandenilio ir 5% anglies turinčių dujų (propano, acetileno), taip pat aukšto dažnio plazmą, koncentruotą substrate, kur susidaro pats deimantas (CVD procesas). Dujų temperatūra nuo + 700 … 850 ° C, esant trisdešimt kartų mažesniam nei atmosferos slėgiui.
Aš labai norėčiau, kad šioje proveržio technologijoje, paremtoje mūsų XX amžiaus 60–90-ųjų institutų ir tautiečių atradimais, mes neatsiliktume nuo JAV įgyvendindami šiuos pokyčius, kurie žada didžiulius dividendus!
Autorius: Igoris Dabakhovas