Almaz (dari bahasa Yunani kuno ἀδάμας - "tidak dapat dihancurkan") adalah mineral yang paling sukar, paling tahan kakisan, paling panas, tetapi ini bukan masalah, dan juga mengenai sifat perhiasannya yang indah. Mari kita beralih kepada Almaz sebagai … semikonduktor paling berharga di masa depan, maka kita akan mempertimbangkan kemungkinan memperolehnya dari radiator besi tuang, dan akhirnya, kita akan memahami bahawa mineral berharga ini tidak berusia jutaan tahun! Dan seperti yang diteka oleh pembaca saya, hidrogen juga sangat diperlukan di sini!
Berlian super - semikonduktor
Berlian adalah mineral, bentuk karbon allotropik kubik. Dalam keadaan normal, ia dapat dijumpai, iaitu, ia dapat wujud selama-lamanya. Dalam vakum atau gas lengai pada suhu tinggi (2000 ° C), secara beransur-ansur berubah menjadi grafit, di udara, berlian terbakar pada suhu 850-1000 ° C. Mineral yang paling sukar dikompresi, kekonduksian terma tertinggi 900-2300 W / (mK), indeks bias tinggi dan penyebaran.
Oleh kerana filem gas nipis yang dihasilkan, berlian mempunyai pekali geseran yang sangat rendah terhadap logam di udara. Memancarkan pelbagai gelombang elektromagnetik, mula bersinar di bawah pengaruh sinar-X dan sinaran katod. Cahaya sinar-X digunakan secara meluas dalam praktik untuk mengekstrak berlian dari batu. Ketelusan yang tinggi dan indeks bias tinggi menyebabkan sinar cahaya dipantulkan berkali-kali di dalam kristal, mewujudkan "permainan cahaya" yang unik, yang menjadikan berlian sebagai permata yang paling berharga.
Video promosi:
Setiap atom karbon dalam struktur berlian terletak di tengah tetrahedron, bucu-bucu yang merupakan empat jiran terdekat, yang menjelaskan kekerasan berlian tertinggi.
Oleh kerana struktur tetravalennya, berlian dapat digunakan sebagai pengganti kristal germanium dan silikon pada semikonduktor. Sekiranya transistor germanium dapat digunakan pada suhu hingga 75 ° C, transistor silikon - hingga 125 ° C, maka transistor berlian dapat digunakan pada suhu hingga 500 ° C! Berlian biru sangat diperlukan untuk mengukur sedikit perubahan suhu dengan kepekaan 0,002 ° C, dan bersamaan dengan rintangan asid tinggi dan tahan panas, mereka tidak mempunyai pesaing di kawasan ini!
Asal berlian
Berlian mengkristal di mantel pada kedalaman 200 km atau lebih pada tekanan 4 GPa dan suhu 1000-1300 ° C dan dibawa ke permukaan sebagai akibat dari proses letupan yang menyertai pembentukan paip kimberlite.
Berlian kecil ditemui di meteorit dalam jumlah yang banyak. Mereka berasal dari zaman purba yang sangat kuno. Mereka juga terbentuk di kawah meteorit raksasa, di mana batu-batu yang dileburkan itu mengandungi sejumlah besar berlian kristal halus. Deposit yang terkenal dari jenis ini adalah Popigai astroblema di utara Siberia.
Proses pembentukan berlian dari sudut pandang teori hidrida Bumi
Hidrogen yang dilepaskan dari hidrida logam inti mencapai mantel atas, di mana ia bertindak balas dengan sebatian besi-karbon, menggantikan yang terakhir dalam bentuk tulennya. Sekiranya keadaan luaran (tekanan dan suhu) sesuai, maka karbon berubah menjadi berlian.
Percubaan ilustrasi mengenai menanam intan di persekitaran hidrogen telah dibuat oleh rakan senegara kita V. N. Larin pada tahun lapan puluhan. Biasanya berlian buatan dihasilkan dari grafit pada suhu 2000-3000 ° C dan tekanan 100-200 ribu atmosfera. Ia sangat mahal. Vladimir Nikolaevich mengembangkan mod "suhu-tekanan". Saya memasukkan sekeping bateri besi tuang ke atmosfer hidrogen di bawah mesin cetak, di mana pada suhu 650 ° C hidrogen memindahkan karbon bebas dari besi tuang, yang berubah menjadi berlian pada tekanan 18 ribu atmosfera.
Hasilnya tercermin dalam artikel "Berlian dari Bateri" oleh V. N. Larin [Spark N22 (4649) dari 02.07.2000]
Dalam proses pembentukan berlian yang dijelaskan, tidak ada perbezaan asas dengan teori saintifik yang diterima umum. Kecuali asal hidrogen itu sendiri, yang dalam pengertian klasik dianggap sebagai produk pereputan sebatian organik. Sebilangan besar ahli geologi mengaitkan pembentukan berlian di dalam mantel, misalnya, disebabkan oleh kerosakan hidrokarbon: CH4 → C + 2H2, tetapi kami memahami bahawa zon subduksi di mana organik dapat memasuki mantel secara hipotetis terletak di "Cincin Api Pasifik", dan simpanan berlian mempunyai geografi yang sama sekali berbeza!
Data geologi dan geokimia membenarkan ahli akademi Akademi Sains Alam Rusia, Profesor Alexander Portnov, untuk mengemukakan hipotesis mengenai asal-usul paip kimberlite berlian ketika platform "dicucuk" oleh "gelembung" hidrogen-metana raksasa yang berkaitan dengan pembuangan bumi. Dalam kes ini, kristal berlian muncul bukan di dalam mantel, tetapi di dalam paip, dengan penurunan tekanan mantel dan pengoksidaan separa metana. Tidak seperti berlian berkualiti rendah yang diperoleh untuk tujuan teknikal dari logam cair, berlian dari metana dibezakan oleh kesucian dan ketelusannya. Tidak dinafikan bahawa syarikat De Beers tidak mengeluarkan wang untuk membeli projek peleburan gas yang menarik untuk menyembunyikannya selama-lamanya di peti keselamatan mereka.
Berlian duniawi tidak berumur jutaan tahun
Ilmu pengetahuan moden mempunyai berlian hingga berjuta-juta (beberapa bilion) tahun. Tetapi banyak di antaranya mengandungi isotop karbon 14, dan di dalam kristal!
Seperti yang anda ketahui, karbon radioisotop 14C tertakluk kepada pereputan β dengan separuh hayat T1 / 2 = 5730 ± 40 tahun, pemalar pereputan λ = 1.20910−4 tahun - 1
Ini bermaksud bahawa kaedah ini tidak dapat membuat tarikh peristiwa yang lebih tua daripada sepuluh separuh hayat, ternyata kira-kira 57.5 ribu tahun (penulis kaedah ini juga menulis mengenai perkara ini). Oleh itu, jika kita mempunyai rangkuman dalaman (tanpa kekotoran luaran) yang mengandungi 14C, sama ada berlian, granit, arang batu atau kayu membatu, kita dapat dengan segera menyatakan bahawa mineral ini berusia kurang dari 60 ribu tahun (jika tidak semua karbon 14 akan reput sepenuhnya)!
Berlian hitam semula jadi
Monokristal yang sangat jarang ini benar-benar mempunyai warna hitam semula jadi berkat penyertaan grafit. Namun, terdapat juga kristal dengan warna kelabu, coklat, atau hijau gelap, padat, yang dalam cahaya yang dipantulkan akan kelihatan seperti hitam. Mereka legap atau separa telus, kebanyakannya dengan pelbagai penyisipan yang menyukarkan prosesnya. Tetapi jika berlian itu mempunyai warna yang sekata dan kecacatan dalaman yang minimum, maka berlian hitam dengan kualiti yang sangat baik dapat diperoleh daripadanya.
Berlian carbonado hitam
Carbonado adalah formasi polikristalin yang dibentuk oleh banyak berlian kecil yang dikimpal dengan ketat di dasar silikon. Lekatan kristal tidak homogen, oleh itu carbonado mempunyai struktur berliang. Ia mengandungi sebatian grafit dan besi - hematit dan magnetit, yang menyebabkan warna gelap. Sebilangan besar penyertaan menjadikan carbonado legap. Susunan kristal berlian bersama tidak memantulkan cahaya, melainkan menyerapnya, melucutkan pembentukan kecemerlangan atau "permainan" berlian yang terkenal. Keanehan struktur polikristalin menentukan kekuatan karbonado yang luar biasa, berbeza dengan berlian biasa, yang cukup rapuh.
Sekumpulan saintis Amerika dari Laboratorium Nasional Brookhaven, yang diketuai oleh Stephen Haggerty dan Mark Chance, percaya bahawa carbonadoes terbentuk ketika supernova meletup dalam keadaan hampa. Para penyelidik telah menemui sebilangan kecil sebatian titanium, nitrogen dan hidrogen dalam sampel berlian hitam, yang hingga kini hanya dijumpai di meteorit. Cuba bayangkan: hujan berlian di Brazil dan Republik Afrika Tengah, di mana berlian hitam kini dijumpai.
Bayangkan: letupan supernova, tekanan besar dan … suhu! Oh, ada ketidakcocokan, intan mencair hanya pada suhu 4000 darjah celcius. Ini bermaksud bahawa zon pembentukan karbonado berada di pinggir letupan bintang, tetapi bagaimana dengan tekanan dalam ruang hampa?
Bukankah lebih mudah untuk menganggap asal daratan carbonado? Ya, tidak begitu berwarna, sayangnya, tanpa letupan supernova dan pancuran meteor berlian! Di gunung berapi terestrial biasa, di mana selalu terdapat aliran metana dan hidrogen yang berasal dari bahagian dalam planet ini, kumpulan berlian kecil terbentuk, yang dalam proses penghabluran tumbuh bersama menjadi serpihan. Titanium, nitrogen dan hidrogen tidak biasa di batuan gunung berapi!
Pada tahun 1993, carbonado ditemui di avachites, di lereng timur gunung berapi Avachinsky di Kamchatka. Saya menganggap penemuan tersebut tidak sengaja dalam keadaan terestrial, berdasarkan Teori Hydride Bumi VN Larin.
Usahawan Amerika, setelah menganalisis carbonado, segera menilai prospek penggunaan superaliamond dalam industri elektronik sebagai pengganti silikon.
Sebuah teknologi dikembangkan untuk menghasilkan superaliamond: pemendapan kimia (CVD) dari fasa gas pada tekanan rendah! Sebiji butiran berlian kecil diletakkan di ruang vakum pada tekanan di bawah atmosfera, ruang dipanaskan, kemudian metana dipam ke dalamnya, dan kemudian, bagaimana mungkin tanpanya, hidrogen. Gelombang mikro kemudian diciptakan, menyebabkan awan atom karbon dilepaskan dan disimpan pada biji-bijian. Dengan cara ini, anda boleh menanam bukan sahaja kristal biasa, tetapi juga plat berlian yang kurang dari satu milimeter! Plat ini mengalirkan elektrik, mempunyai kekonduksian terma yang unik dan tahan pada suhu tinggi. Mereka membuat litar mikro yang sempurna dengan tahap integrasi yang tinggi dan tahan terhadap kepanasan!
Kawasan penggunaan bahan karbonat sedemikian luas: dari sendi buatan yang tidak dipakai hingga nanoresonator (asas semua peralatan akustik) dan superchip. Saya yakin generasi komputer akan datang mempunyai pemproses berlian, bukan silikon, yang dibuat menggunakan teknologi hidrogen!
Keutamaan mendapatkan intan dari fasa gas dan plasma adalah milik pasukan penyelidik Institut Kimia Fizikal Akademi Sains USSR (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). Mereka menggunakan persekitaran gas yang terdiri dari 95% hidrogen dan 5% gas yang mengandung karbon (propana, asetilena), serta plasma frekuensi tinggi yang tertumpu pada substrat, di mana berlian itu sendiri terbentuk (proses CVD). Suhu gas dari + 700 … 850 ° C pada tekanan tiga puluh kali kurang daripada atmosfera.
Saya sangat mahukan teknologi terobosan ini, yang berdasarkan penemuan institusi dan rakan senegara kita pada abad 60-90an XX, kita tidak akan ketinggalan dengan Amerika Syarikat dengan pelaksanaan perkembangan ini, yang menjanjikan dividen besar!
Pengarang: Igor Dabakhov
