Almaz (do grego antigo ἀδάμας - "indestrutível") é o mineral mais duro, mais resistente à corrosão e mais condutor de calor, mas isso não será discutido, nem mesmo sobre suas maravilhosas propriedades de joalheria. Voltemos ao Almaz como … o semicondutor mais valioso do futuro, então consideraremos as possibilidades de obtê-lo de uma bateria de aquecimento de ferro fundido e, finalmente, entenderemos que este valioso mineral não tem milhões de anos! E, como meus leitores acham, o hidrogênio também é indispensável aqui!
Super diamantes - semicondutores
O diamante é uma forma alotrópica cúbica de carbono. Em condições normais, é metaestável, ou seja, pode existir indefinidamente. No vácuo ou em um gás inerte a temperaturas elevadas (2000 ° C), gradualmente se transforma em grafite, no ar, o diamante queima a 850-1000 ° C. O mineral incompressível mais duro, a maior condutividade térmica 900-2300 W / (mK), alto índice de refração e dispersão.
Devido à fina película de gás resultante, o diamante tem um coeficiente de atrito muito baixo contra o metal no ar. Transmite uma ampla gama de ondas eletromagnéticas, começa a brilhar sob a influência de raios-X e radiação catódica. A luminescência de raios-X é amplamente usada na prática para extrair diamantes de rochas. Alta transparência e alto índice de refração fazem com que os raios de luz sejam refletidos muitas vezes dentro do cristal, criando um "jogo de luz" único, que torna o diamante uma joia valiosa.
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Cada átomo de carbono na estrutura de um diamante está localizado no centro de um tetraedro, cujos vértices são os quatro vizinhos mais próximos, o que explica a maior dureza do diamante.
Devido à sua estrutura tetravalente, os diamantes podem ser usados como substitutos para cristais de germânio e silício em semicondutores. Se um transistor de germânio pode ser usado em temperaturas de até 75 ° C, um transistor de silício - até 125 ° C, então os transistores de diamante podem ser usados em temperaturas de até 500 ° C! Os diamantes azuis são indispensáveis para medir as mais ligeiras alterações de temperatura com uma sensibilidade de 0,002 ° C e, juntamente com uma elevada resistência aos ácidos e ao calor, não têm concorrentes nesta área!
A origem dos diamantes
Os diamantes cristalizam no manto a uma profundidade de 200 km ou mais, a uma pressão de 4 GPa e a uma temperatura de 1000-1300 ° C e são transportados para a superfície como resultado de processos explosivos que acompanham a formação de tubos de quimberlito.
Pequenos diamantes foram encontrados em meteoritos em quantidades significativas. Eles são de origem pré-solar muito antiga. Eles também se formam em crateras de meteoritos gigantes, onde as rochas fundidas contêm quantidades significativas de diamante cristalino fino. Um depósito bem conhecido desse tipo é o Popigai astroblema, no norte da Sibéria.
O processo de formação do diamante do ponto de vista da teoria da Terra do hidreto
O hidrogênio liberado do hidreto metálico do núcleo atinge o manto superior, onde reage com os compostos ferro-carbono, deslocando este último em sua forma pura. Se as condições externas (pressão e temperatura) corresponderem, o carbono se transforma em diamante.
Um experimento ilustrativo sobre o cultivo de diamantes em um ambiente de hidrogênio foi encenado por nosso compatriota V. N. Larin nos anos oitenta. Normalmente os diamantes artificiais são produzidos a partir do grafite a uma temperatura de 2.000 a 3.000 ° C e a uma pressão de 100 a 200 mil atmosferas. É muito caro. Vladimir Nikolaevich desenvolveu o modo "temperatura-pressão". Ele colocou um pedaço de uma bateria de ferro fundido em uma atmosfera de hidrogênio sob uma prensa, onde a uma temperatura de 650 ° C o hidrogênio deslocou o carbono livre do ferro fundido, que se transformou em diamantes a uma pressão de 18 mil atmosferas.
Os resultados foram refletidos no artigo "Diamonds from a Battery" de V. N. Larin [Spark N22 (4649) de 02.07.2000]
No processo descrito de formação de diamante, não há discordâncias fundamentais com a teoria científica geralmente aceita. Exceto pela própria origem do hidrogênio, que no sentido clássico é considerado um produto da decomposição de compostos orgânicos. A maioria dos geólogos associa a formação de diamantes no manto devido, por exemplo, à decomposição dos hidrocarbonetos: CH4 → C + 2H2, mas entendemos que as zonas de subducção através das quais os orgânicos poderiam hipoteticamente entrar no manto estão localizadas no “Anel de Fogo do Pacífico”, e os depósitos de diamantes têm uma geografia completamente diferente!
Dados geológicos e geoquímicos permitiram ao acadêmico da Academia Russa de Ciências Naturais, Professor Alexander Portnov, propor uma hipótese sobre a origem dos tubos quimberlíticos diamantíferos quando as plataformas são "perfuradas" por "bolhas" gigantes de hidrogênio-metano associadas à desgaseificação da Terra. Nesse caso, os cristais de diamante aparecem não no manto, mas sim nas tubulações, com diminuição da pressão do manto e oxidação parcial do metano. Ao contrário dos diamantes de baixa qualidade obtidos para fins técnicos de metais fundidos, os diamantes de metano se distinguem por sua pureza e transparência. Não há dúvida de que a empresa De Beers não poupou dinheiro para comprar projetos interessantes de fusão a gás, a fim de escondê-los para sempre em seus cofres.
Os diamantes terrestres não têm milhões de anos
A ciência moderna data os diamantes em milhões (alguns bilhões) de anos. Mas muitos deles contêm isótopos de carbono 14, e dentro do cristal!
Como você sabe, o carbono do radioisótopo 14C está sujeito ao decaimento β com meia-vida T1 / 2 = 5730 ± 40 anos, a constante de decaimento λ = 1,20910−4 ano - 1
Isso significa que este método não pode datar eventos com mais de dez meias-vidas, acontece cerca de 57,5 mil anos (os autores do método também escreveram sobre isso). Portanto, se tivermos inclusões internas (sem impurezas externas) contendo 14C, sejam diamantes, granitos, carvão ou madeira petrificada, podemos afirmar imediatamente que esses minerais têm menos de 60 mil anos (caso contrário, todo o carbono 14 teria se decomposto completamente)!
Diamantes negros naturais
Esses raros monocristais realmente têm uma cor preta natural graças às inclusões de grafite. No entanto, também existem cristais com uma cor escura e densa de cinza, marrom ou verde, que na luz refletida parecerá preto. Eles são opacos ou semitransparentes, principalmente com várias inclusões que complicam seu processamento. Mas se o diamante tiver uma cor uniforme e defeitos internos mínimos, então um diamante negro de excelente qualidade pode ser obtido a partir dele.
Diamantes carbonado preto
Carbonado é uma formação policristalina formada por muitos diamantes minúsculos firmemente soldados em uma base de silício. A adesão dos cristais não é homogênea, pois o carbonado possui estrutura porosa. Ele contém grafite e compostos de ferro - hematita e magnetita, que causam uma cor escura. O grande número de inclusões torna o carbonado opaco. O arranjo mútuo dos cristais de diamante não reflete a luz, mas a absorve, privando a formação do famoso brilho do diamante ou "jogo". As peculiaridades da estrutura policristalina determinam a extraordinária resistência do carbonado, em contraste com os diamantes comuns, que são bastante frágeis.
Um grupo de cientistas americanos do Laboratório Nacional de Brookhaven, liderado por Stephen Haggerty e Mark Chance, acredita que carbonados foram formados quando uma supernova explodiu no vácuo. Os pesquisadores encontraram alguns compostos raros de titânio, nitrogênio e hidrogênio em amostras de diamante negro, que até agora só haviam sido encontrados em meteoritos. Imagine: chuva de diamantes sobre o Brasil e a República Centro-Africana, onde hoje são encontrados diamantes negros.
Imagine: uma explosão de supernova, pressão colossal e … temperatura! Oh, há uma incompatibilidade, o diamante derrete a apenas 4000 graus Celsius. Isso significa que a zona de formação do carbonado estava na periferia da explosão da estrela, mas então e a pressão no vácuo?
Não é mais fácil assumir a origem terrestre do carbonado? Sim, não é tão colorido, infelizmente, sem uma explosão de supernova e uma chuva de meteoros de diamante! Em um vulcão terrestre comum, onde sempre há fluxos de metano e hidrogênio emanando do interior do planeta, formam-se grupos de pequenos diamantes, que no processo de cristalização crescem juntos em drusas. Titânio, nitrogênio e hidrogênio não são incomuns nas rochas vulcânicas!
Em 1993, o carbonado foi encontrado em avachites, na encosta leste do vulcão Avachinsky em Kamchatka. Considero tais descobertas não acidentais em condições terrestres, à luz da Teoria do Hidreto da Terra de VN Larin.
Americanos empreendedores, tendo analisado o carbonado, avaliaram imediatamente as perspectivas do uso de superaliamonds na indústria eletrônica em substituição ao silício.
Foi desenvolvida uma tecnologia para a produção de superaliamonds: deposição química (CVD) a partir da fase gasosa a baixa pressão! Um pequeno grão de diamante é colocado em uma câmara de vácuo a uma pressão abaixo da atmosférica, a câmara é aquecida, então metano é bombeado para dentro dela e, então, como poderia ser sem ele, hidrogênio. As microondas são então criadas, fazendo com que uma nuvem de átomos de carbono seja liberada e depositada no grão. Desta forma, você pode crescer não apenas os cristais usuais, mas também uma placa de diamante com menos de um milímetro de espessura! Essas placas conduzem eletricidade, têm condutividade térmica única e suportam altas temperaturas. São microcircuitos perfeitos, com alto grau de integração e resistentes ao superaquecimento!
A área de aplicação de tais materiais carbonados é ampla: de juntas artificiais não desgastantes a nanorressonadores (a base de todos os equipamentos acústicos) e superchips. Tenho certeza que a futura geração de computadores terá em seus corações um processador de diamante, e não de silício, feito com a tecnologia de hidrogênio!
A prioridade de obtenção de diamantes da fase gasosa e do plasma pertence à equipe de pesquisadores do Instituto de Físico-Química da Academia de Ciências da URSS (Deryagin B. V., Fedoseev D. V., Spitsyn B. V.). Eles usaram um ambiente gasoso composto por 95% de hidrogênio e 5% de gás carbônico (propano, acetileno), além de plasma de alta frequência concentrado no substrato, onde o próprio diamante é formado (processo CVD). Temperatura do gás de + 700 … 850 ° C a uma pressão trinta vezes menor que a atmosférica.
Eu gostaria muito que nesta tecnologia de ponta, que se baseia nas descobertas de nossos institutos e compatriotas dos anos 60-90 do século XX, não fiquemos atrás dos Estados Unidos na implementação desses desenvolvimentos, que prometem dividendos colossais!
Autor: Igor Dabakhov
