Pagbabago ng brilyante sa grapayt. Mga katangiang ibinahagi ng parehong brilyante at grapayt

14.07.2020

Ang pagbabagong-anyo ng brilyante sa grapayt gaya ng naisip ng isang artista

DESY, Ipinanganak si Gesine

Bilang isang patakaran, ang mga pagbabagong bahagi, halimbawa, ang paglipat mula sa brilyante hanggang grapayt o mula sa puti hanggang kulay abong lata, ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Ngunit mayroon ding mga hindi pangkaraniwang pagbubukod. Ito ay lumiliko na ang pagbabagong-anyo ng brilyante sa grapayt kapag na-irradiated na may malambot na X-ray ay nangyayari sa pamamagitan ng isang mekanismo na hindi nauugnay sa pag-init ng materyal. Ang prosesong ito ay hindi bababa sa sampung beses na mas mabilis kaysa sa thermal. Ito ay iniulat ng isang internasyonal na grupo ng mga physicist na pinamumunuan ni Franz Tawell (SLAC, USA), Sven Toleikis (DESY, Germany) at Beata Zai (Institute of Nuclear Physics, Krakow) sa journal High Energy Density Physics, isang press release ng DESY ang maikling naglalarawan sa gawain.

Parehong gawa sa iisang carbon atoms ang brilyante at grapayt, magkaiba ang pagkaka-pack sa materyal - sa kabila ng . Sa pamamagitan ng paglalagay ng grapayt sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura at presyon, maaari mong pilitin ang mga atom na baguhin ang kanilang pag-iimpake - ito ay isa sa dalawang pangunahing paraan upang mag-synthesize ng mga diamante sa industriya. Posible rin ang kabaligtaran na proseso: sa ilalim ng impluwensya ng init, ang brilyante ay maaaring bumalik sa grapayt.

Ang pinagmumulan ng init ay maaaring alinman sa isang pugon o isang nakatutok na laser beam. Sa huling kaso, ang muling pagsasaayos ng mga atom ay nangyayari sa maraming sunud-sunod na mga hakbang: pagsipsip ng mga photon ng mga electron, paglipat ng enerhiya mula sa mga nasasabik na electron sa mga vibrations ng kristal na sala-sala, pagbabago sa istraktura. Ang prosesong ito ay tumatagal ng ilang picoseconds - trillionths ng isang segundo. Noong 1979, natuklasan ng mga physicist na kung minsan ang mga pagbabagong-anyo sa semiconductors ay maaaring mangyari sa mas maliliit na antas ng oras - mas mababa sa isang picosecond. Sa panahong ito, ang enerhiya ay walang oras upang lumipat mula sa nasasabik na mga electron patungo sa kristal na sala-sala. Nagpahiwatig ito ng isang bagong mekanismo ng mga phase transition na hindi nauugnay sa paglipat ng init. Ito ay batay sa muling pagsasaayos ng potensyal na ibabaw ng enerhiya sa kristal dahil sa paggulo ng isang maliit na bilang ng mga electron.

Ang asul ay ang paunang estado ng brilyante. Dilaw - sandali ng pag-iilaw. Pula - phase transition mula sa brilyante hanggang grapayt

DESY, Nikita Medvedev

Sa bagong gawain, ang mga siyentipiko ay nagawang obserbahan sa unang pagkakataon ang gayong pagbabago ng brilyante sa grapayt at matukoy ang sukat ng oras kung saan ito nangyayari. Upang pukawin ang mga electron sa brilyante, ginamit ng mga physicist ang FERMI free electron X-ray laser. Kaagad pagkatapos ng isang maikling X-ray pulse, ang sample ay pinaliwanagan ng optical laser pulses upang ang mga pagbabago sa transparency nito na nauugnay sa pagbuo ng graphite ay matukoy. Ito ay naging halos opaque ang brilyante sa loob ng 150 femtoseconds (0.15 picoseconds) pagkatapos ng irradiation. Ito ay hindi bababa sa isang order ng magnitude na mas mabilis kaysa sa mga thermal na proseso.

Tulad ng ipinaliwanag ng co-author ng akda, si Franz Tavella, sapat na upang pukawin ang 1.5 porsiyento ng mga electron sa brilyante upang magsimula itong maging grapayt. Nagawa ng mga siyentipiko na bumuo ng isang modelo ng matematika na tumpak na naglalarawan sa proseso - hindi lamang para sa graphitization ng mga diamante, kundi pati na rin para sa pagbabago ng iba pang mga materyales.

Noong nakaraan, napag-usapan namin ang tungkol sa unang pagmamasid sa pagbabago ng brilyante sa lonsdaleite. Upang gawin ito, gumamit din ang mga physicist sa Livermore National Laboratory ng mga maikling pulso ng isang libreng electron laser, ngunit may mas mataas na enerhiya ng photon (100 beses na higit pa) at intensity. Ang salpok na ito ay sapat na upang bumuo ng isang presyon ng dalawang milyong mga atmospheres sa sample.

Vladimir Korolev

Magandang araw, mahal na mga kaibigan. Ang brilyante ay hindi kapani-paniwalang lumalaban sa iba't ibang uri ng impluwensya mula sa labas ng mundo. Gayunpaman, mayroon pa ring punto ng pagkatunaw ng brilyante na maaari lamang makamit kung ang ilang mga kadahilanan ay natutugunan.

Sa katunayan, ang pagsukat ng punto ng pagkatunaw ng mga diamante ay hindi ganoon kadali. Ang bagay ay mayroon ding epekto ang mataas na presyon ng dugo. Kung hindi, may panganib na ang bato ay bumalik sa grapayt.

Mga eksperimento sa punto ng pagkatunaw ng mga diamante

Sa kuwentong ito, ang pambansang Lawrence Livermore Laboratory ay nakilala ang sarili nito. Lawrence. Pagkatapos ng lahat, ang mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng California ay nagsagawa ng isang hindi pangkaraniwang eksperimento, na nagsiwalat na ang brilyante ay natutunaw sa temperatura na 3700-4000 degrees Celsius at sa isang presyon ng 11 GPa. Ang eksperimento ay isinagawa noong 2010.

Hindi tulad ng maraming ordinaryong solido, hindi maaaring gawing likido ang brilyante sa pamamagitan lamang ng pagtaas ng temperatura sa paligid.

Ang mga obserbasyong ito ay ibinahagi sa panahon ng eksperimento ni Eggart John, isa sa mga pinuno ng proseso. Sinabi rin niya na para sa kondisyong ito ang brilyante ay dapat ding panatilihin sa ilalim ng napakataas na presyon. Tulad ng maaari mong isipin, ang pagsukat ng temperatura ng isang brilyante ay napakahirap.

At hindi mo magagawa nang walang presyon: sa hangin, ang pagkasunog ng brilyante ay nangyayari sa isang temperatura na malapit sa 1000 degrees Celsius, at sa isang vacuum sa 2000 degrees ito ay nagiging grapayt (sa parehong oras, imposibleng baligtarin ang proseso, sa pinakamahusay na senaryo ng kaso ang resulta ay isang sintetikong brilyante na mas mababa sa mga katapat nito). Walang intermediate state sa parehong mga kaso.

Bukod dito, ang isang eksperimento upang pag-aralan ang mineral ay isinagawa sa pagtatapos ng ika-17 siglo ng mga siyentipikong Italyano, na nagpasya na pagsamahin ang ilang mga ispesimen sa isang solong kabuuan sa lahat ng gastos. Bilang resulta, posible lamang na matukoy ang punto ng pagkatunaw ng bato.

Posible rin na malaman sa isang pagkakataon na ang pagtunaw ay hindi makakamit sa ultraviolet rays. Pagkatapos ng lahat, sa kasong ito ang mineral ay nagsisimula lamang na maging carbon dioxide. Para sa kadahilanang ito, hindi posible na lumikha ng mga ultraviolet laser gamit ang bato - sila ay hindi na magagamit. Ngunit para sa mga ordinaryong diamante ang lahat ay hindi masama. Pagkatapos ng lahat, para sa kumpletong pagkawala ng isang microgram ng isang mineral ay aabutin ng mahabang 10 bilyong taon.

Pag-unlad ng pangunahing eksperimento

At narito ang pag-usad ng mismong eksperimento, na isinagawa noong 2010:

Ang mga siyentipiko ay kumuha ng napakaliit na brilyante (1/10 carat).
Gamit ang nanosecond laser pulses, ang mga shock wave ay nabuo, na lumilikha ng napakalaking presyon.
Sa pag-abot sa presyon ng 40 beses na mas mataas kaysa sa atmospheric pressure sa antas ng dagat, ang brilyante ay umabot sa isang likidong estado.

Ngunit hindi doon nagtapos. Sinimulan ng mga siyentipiko na bawasan ang presyon at babaan ang temperatura. Bilang isang resulta, lumabas na ang brilyante ay nagsisimulang bumalik sa solidong anyo (bagaman sa mga piraso) sa isang presyon ng 11 milyong mga atmospheres at 50,000 Kelvin. Kasabay nito, ang mga pirasong ito ay lumutang sa natitirang "sabaw" tulad ng mga yelo sa dagat. Nagpasya ang mga siyentipiko na higit pang babaan ang presyon, ngunit hindi baguhin ang temperatura. At ang brilyante ay nagsimulang kumilos tulad ng ordinaryong tubig - mas maraming "iceberg" ang nagsimulang lumitaw dito, at ang mga pormasyon mismo ay naging mas malaki.

Mga hindi pangkaraniwang hypotheses

Batay sa mga katulad na eksperimento, ang mga konklusyon ay iginuhit tungkol sa posibilidad ng pagkakaroon ng mga katulad na kondisyon sa Uranus at Neptune. Ang bagay ay ang parehong mga planeta ay binubuo ng isang makabuluhang 10% carbon.

Mayroong isang teorya na ang mga karagatan ng tinunaw na brilyante ay maaaring maging batayan para sa isang hindi pangkaraniwan magnetic field para sa Neptune at Uranus, dahil ang kanilang mga poste ay hiwalay (!). Iyon ay, ang magnetic pole ay hindi nag-tutugma sa geographic pole.

Ngunit sa ngayon, ang mga hypotheses ay nananatiling hypotheses lamang. Pagkatapos ng lahat, ang pagpapadala ng mga satellite sa parehong mga planeta o sinusubukang gayahin ang kanilang mga atmospheres sa Earth ay mahirap at mahal. Pero balang araw malalaman din natin kung ano ba talaga ang nangyayari doon.

Sa pamamagitan ng paraan, kung interesado ka sa paksa ng kalawakan at mga hindi pangkaraniwang planeta, pagkatapos ay inaanyayahan ka naming manood ng isang pang-edukasyon na video tungkol sa kanila.

Ang mga lihim ng uniberso ng gemstone ay hindi pa ganap na nabubunyag. Bumisita nang madalas at matuto ng marami tungkol sa mga kamangha-manghang mineral na ito. See you later!

Koponan ng LyubiKamni

Paano gawing brilyante ang grapayt, bakit ang mga upuan ay gawa sa plastik at kahoy, hindi mga metal, at ano ang pagkakatulad ng mga mahalagang bato at aluminyo? Ang nagtapos na estudyante ng Ioffe Physicotechnical Institute na si Fyodor Svinarev ay nagsasalita tungkol dito sa aming newsletter.

Bakit mas malakas ang brilyante kaysa sa bakal?

Ano ba talaga ang mga kristal?

Ang namumukod-tanging Amerikanong pisiko at guro na si Richard Feynman ay nagsabi: kung, bilang resulta ng ilang pandaigdigang sakuna, ang lahat ng naipon na kaalamang pang-agham ay nawasak at maaari nating maipasa sa ating mga inapo ang isang parirala lamang, kung gayon ang pahayag na "Lahat ng katawan ay gawa sa mga atomo" ay dapat mapili. Sa katunayan, ang atomic na istraktura ay higit na tinutukoy ang mga katangian ng mga solido. Sa kasong ito, mahalaga hindi lamang kung anong mga atomo ang binubuo ng katawan, kundi pati na rin kung paano matatagpuan ang mga atomo na may kaugnayan sa bawat isa sa kalawakan.

Una sa lahat, ang mga solid ay nahahati sa walang hugis At mala-kristal. Sa huli, ang mga atomo ay inayos sa isang kristal na sala-sala. Ito ay isang karaniwang maling kuru-kuro na ang mga kristal ay kinakailangang mahalaga at semi-mahalagang mga bato. Gayunpaman, maraming mga bagay ang may kristal na sala-sala. Isang tansong kawad, isang lapis na tingga, isang lata - lahat ng ito ay mala-kristal na katawan.

Posible bang hatiin ang isang brilyante?

Ang isang natatanging katangian ng mga kristal ay anisotropy ay kapag ang mga katangian sa loob ng isang medium ay nag-iiba depende sa direksyon. Halimbawa, ang brilyante, bagama't ang pinakamahirap na materyal, ay madaling mahati sa dalawang piraso kung tinamaan sa tamang direksyon. Ang lakas ng iba pang mga kristal ay nakasalalay din sa kung saan nakadirekta ang puwersa. Ang pinakamadaling paraan upang subukan ito ay sa mga mica plate na ginagamit sa mga microwave oven. Ang Mica ay nag-exfoliate sa mas manipis na mga plato kahit na may isang kuko, ngunit ang pagputol ng isang plato nang crosswise ay nangangailangan ng gunting at malaking pagsisikap. Iyon ay, ang pagputol ng mika nang pahaba ay mas madali kaysa sa pagputol nito. Ngunit ang isang amorphous na katawan - halimbawa, salamin - ay pantay na mahirap i-cut nang pahaba o crosswise.

Ang isa pang tampok ng mga kristal ay ang kanilang mas mataas thermal conductivity. Ang init ay nagpapakilala sa mga panginginig ng boses ng mga atomo: kung mas matindi ang mga atomo ng isang katawan ay nag-vibrate, mas mataas ang temperatura. Sa pagkakaroon ng isang kristal na sala-sala, ang mga vibrations ay kumakalat nang mas mabilis mula sa isang lugar patungo sa isa pa. Kaya, sa mainit na panahon, ang mga mala-kristal na katawan ay lumilitaw na mas mainit kaysa sa mga amorphous, at sa mababang temperatura, lumilitaw ang mga ito na mas malamig. Samakatuwid, mas mainam na gumawa ng mga upuan mula sa mga amorphous na materyales (plastik, kahoy) sa halip na mula sa mga mala-kristal (iba't ibang mga metal).

Paano makakuha ng brilyante mula sa grapayt?

Ang mga sangkap na binubuo ng parehong mga atomo, ngunit naiiba ang pagkakasunud-sunod, ay maaaring magkaroon ng ganap na magkakaibang mga katangian. Ang halimbawa ng aklat-aralin ay carbon. Ang coal na nakasanayan natin ay amorphous, ibig sabihin, wala itong crystal lattice. Ang graphite, na ginagamit sa mga lapis, ay binubuo rin ng mga carbon atom, ngunit nakaayos sa isang kristal na sala-sala. Sa wakas, kung pinainit mo ang grapayt sa temperatura na 2000 ° C at lumikha ng isang presyon ng humigit-kumulang 100,000 na mga atmospheres sa loob nito, ang kristal na sala-sala nito ay magbabago sa panimula - at ang grapayt ay magiging brilyante. Ipinapalagay na ito ay kung paano nabuo ang mga natural na diamante.

Ang pangunahing kahirapan sa kasong ito ay upang lumikha ng isang presyon ng 100,000 na mga atmospheres (para sa paghahambing, ang presyon sa ilalim ng Mariana Trench ay 90 beses na mas mababa). Ngunit ang presyon ng pagkakasunud-sunod na ito ay maaaring lumitaw sa mga bituka ng lupa. Bukod dito, sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, lumitaw ang mga teknolohiya na naging posible upang synthesize ang brilyante mula sa grapayt sa laboratoryo. Simula noon, ang sangkatauhan ay lumilikha ng mga artipisyal na diamante na hindi mas mababa sa natural na mga diamante (ang isang artipisyal na diamante ay hindi dapat malito sa cubic zirconia - isang bato na mukhang katulad ng isang diamante, ngunit may iba't ibang komposisyong kemikal, hindi gaanong mahirap at mas mabigat).

Habang ang brilyante ang pinakamatigas sa mga kristal, ang grapayt ay isa sa pinakamalambot. Ang brilyante ay halos hindi nagsasagawa ng kasalukuyang, at ang grapayt ay isang mahusay na konduktor na kung minsan ang isang bukas na circuit ay maaaring ayusin gamit ang isang lapis. Ang brilyante ay may pinakamataas na thermal conductivity, habang ang grapayt ay may sampung beses na mas mababa. Sa huli, ang mga materyales na ito ay mukhang ganap na naiiba. Bakit ibang-iba ang kanilang mga kristal na sala-sala? Isang mahalagang parameter ay numero ng koordinasyon, na nagpapakita kung gaano karaming pinakamalapit na "kapitbahay" mayroon ang bawat indibidwal na atom.

Sa diamond lattice ang coordination number ay 4, at sa graphite lattice ito ay 3. Nangangahulugan ito na ang bawat graphite atom ay konektado sa tatlong iba pa, at lahat sila ay nakahiga sa parehong eroplano. Bilang resulta, ang graphite crystal lattice ay binubuo ng mga eroplano, sa loob ng bawat isa kung saan ang mga atom ay mahigpit na nakagapos. Ngunit ang mga eroplano mismo ay mahina na konektado sa isa't isa, na tumutukoy sa mga mekanikal na katangian ng grapayt.

Paano gawing mas malakas ang isang kristal?

Ang bakal ay isang mala-kristal na katawan, at hindi halos kasing tigas ng brilyante. Ngunit ang bakal ay mas mahirap hatiin kaysa brilyante. Ano ang sikreto ng lakas ng bakal at iba pang metal? Paradoxically, ang isang kristal ay maaaring maging mas malakas kung ito ay gagawing "mas malala."

Una, ang mga impurities ay maaaring idagdag sa kristal, iyon ay, ang ilang mga atomo ay maaaring mapalitan ng iba. Pangalawa, ang mga mahalagang bato ay solong kristal— at iyon ang bahagyang dahilan kung bakit sila marupok. Ang nag-iisang kristal ay maaaring durugin sa pinong mala-kristal na alikabok at i-compress. Ang magiging resulta polycrystal- isang katawan na binubuo ng maliliit na kristal. Ang mga polycrystal ay halos kasing tigas ng mga solong kristal, ngunit mas malakas - bilang isang panuntunan, hindi sila maaaring masira sa isang suntok. Ang bakal, bakal, at aluminyo na nakasanayan natin ay polycrystals. Samakatuwid, marami ang hindi nakikita ang mga ito bilang mga mala-kristal na katawan. Ngunit sa ilalim ng mikroskopyo makikita mo na ang mga ito ay binubuo ng maliliit na kristal.

Paano makita ang mga atomo sa mga kristal?

Ngunit kahit na ang isang mahusay na optical mikroskopyo ay hindi magagawang "makita" ang mga hilera ng mga atomo sa isang kristal na sala-sala, dahil ang laki ng isang atom ay mas mababa sa isang nanometer, at ang haba ng daluyong ng nakikitang liwanag ay daan-daang nanometer; Ang mga maliliit na bagay ay hindi "nakakaramdam" ng nakikitang liwanag. Sa kabutihang palad, ang ultraviolet light ay may mas maikling wavelength kaysa sa nakikitang liwanag, at ang X-ray ay may mas maikling wavelength. Samakatuwid, upang pag-aralan ang kristal na sala-sala, ang sangkap ay iniilaw hindi sa nakikitang liwanag, ngunit sa mga x-ray. Ang X-ray scattering analysis ay nagbibigay-daan sa isa na makabuo ng crystal lattice diagram na may mahusay na katumpakan.

Kaya, ang atomic na istraktura ng mga solido ay ipinakita sa kanilang mga katangian. Ang paglikha ng mga materyales na may mga tinukoy na katangian ay naging at nananatiling isang popular na problema sa pisika at mga kaugnay na agham, kadalasang nangangailangan ng malalim na pag-unawa sa mga prosesong nagaganap sa mikroskopikong antas.

Ang parehong brilyante at grapayt ay magkaibang anyo ng parehong elemento - carbon. Ang malambot, marupok na grapayt at ang pinakamatigas na kristal sa mundo ay may parehong formula - C. Paano ito posible?

Mga katangian ng brilyante at grapayt

Ang mga diamante ay nangyayari sa kalikasan sa isang mahusay na tinukoy na kristal na anyo. Ito ay isang transparent at kadalasang walang kulay na kristal, bagama't mayroon ding mga diamante na kulay asul, pula at maging itim. Ang paglihis ng kulay na ito mula sa panuntunan ay dahil sa mga kakaiba natural na kondisyon pagbuo ng kristal at ang pagkakaroon ng mga impurities sa loob nito. Ang nilinis at pinakintab na brilyante ay nakakakuha ng espesyal na kinang na pinahahalagahan ng mga tao.

Ang mga diamante ay sumasalamin nang mabuti sa liwanag at, pagkakaroon ng isang kumplikadong hugis, ito ay mahusay na nire-refract. Nagbibigay ito ng senyales ng ningning at kinang ng purified crystal. Ito ay isang konduktor ng init, ngunit isang insulator na may paggalang sa kuryente.

Ang graphite ay ang antipode ng brilyante. Ito ay hindi isang kristal, ngunit isang koleksyon ng mga manipis na plato. Ito ay itim na may kulay abong kulay. Sa pamamagitan ng hitsura kahawig ng bakal na may nangingibabaw na cast iron.

Sa kabila ng asero nitong hitsura, mamantika ito sa pagpindot, at kapag ginamit ay lumalabas din itong malambot. Sa kaunting presyon ay gumuho ito, na siyang umaakit sa mga taong gumagamit ng grapayt bilang isang paraan ng pag-imprenta ng impormasyon sa papel.

Ang graphite, tulad ng brilyante, ay isang mahusay na konduktor ng init, ngunit, hindi tulad ng kanyang kapwa molekular na istraktura, ito rin ay nagsasagawa ng kuryente.

Ang iba't ibang mga kinatawan ng polymorphism ng molecular carbon ay nakikilala sa bawat isa sa pamamagitan lamang ng isang bagay - ang istraktura ng molecular lattice. Ang lahat ng iba pa ay bunga lamang ng pangunahing bagay.

Sa grapayt, ang kristal na sala-sala ay nakaayos ayon sa isang planar na prinsipyo. Ang lahat ng mga atom nito ay matatagpuan sa isang heksagono, na nasa parehong eroplano. Ito ang dahilan kung bakit ang mga bono sa pagitan ng mga atomo ng iba't ibang mga hexagon ay napakahina, at ang grapayt mismo ay layered, at ang mga layer nito ay hindi gaanong konektado sa isa't isa. Ang istraktura ng kristal na sala-sala ay tumutukoy sa lambot nito at iba't ibang pagiging kapaki-pakinabang, ngunit ang grapayt mismo ay nawasak. Gayunpaman, tiyak na ang istrakturang ito ng kristal na sala-sala na ginagawang posible, gamit ang mga espesyal na kondisyon at iba pang mga sangkap, upang makagawa ng isang brilyante mula sa grapayt. Ang parehong mga proseso ay nangyayari sa mineral na ito sa kalikasan sa ilalim ng mga katulad na kondisyon.

Ang brilyante na sala-sala ay binuo sa prinsipyo ng volumetric na koneksyon ng lahat sa lahat at lahat sa lahat. Ang mga atom ay bumubuo ng isang regular na tetrahedron. Ang isang atom sa bawat tetrahedron ay napapalibutan ng iba pang mga atom, na ang bawat isa ay bumubuo sa tuktok ng isa pang tetrahedron. Lumalabas na mas maraming tetrahedron sa bawat piraso ng brilyante kaysa sa mga molekula na bumubuo sa mga tetrahedron na ito, dahil ang bawat isa sa mga tetrahedron ay bahagi ng isa pang tetrahedron. Para sa kadahilanang ito, ang brilyante ay ang pinaka hindi masisira na mineral.

Ang kapalaran ng carbon sa grapayt at brilyante

Carbon ay isa sa mga pinaka mga elemento ng masa biosphere at ang buong planetang Earth. Ito ay naroroon sa isang anyo o iba pa sa atmospera (carbon dioxide), sa tubig (dissolved carbon dioxide at iba pang mga compound) at sa lithosphere. Dito, sa kalawakan ng lupa, ito ay bahagi ng malalaking deposito ng karbon, langis, natural gas, pit, atbp. Ngunit sa purong anyo ito ay kinakatawan ng mga deposito ng brilyante at grapayt.

Karamihan sa carbon ay puro sa mga buhay na organismo. Ang anumang mga organismo ay nagtatayo ng kanilang mga katawan mula sa carbon, ang konsentrasyon nito sa mga buhay na katawan ay lumampas sa nilalaman ng carbon sa walang buhay na bagay. Ang mga patay na organismo ay naninirahan sa ibabaw ng lithosphere o karagatan. Doon sila nabubulok sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon, na bumubuo ng mga deposito na mayaman sa carbon.

Ang pinagmulan ng purong brilyante at mga deposito ng grapayt ay isang bagay ng maraming debate. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga ito ay mga dating organismo na natagpuan ang kanilang mga sarili sa mga espesyal na kondisyon at mineralized tulad ng karbon. Pinaniniwalaan din na ang mga diamante ay nagmula sa igneous, at ang grapayt ay may metamorphic na pinagmulan. Nangangahulugan ito na ang konsentrasyon ng mga diamante sa planeta ay nagsasangkot ng mga kumplikadong proseso sa mga bituka ng lupa, kung saan ang pagsabog at pagkasunog ay nangyayari nang kusang sa pagkakaroon ng oxygen. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng methane at oxygen molecules, lumilitaw ang mga kristal na brilyante. Sa panahon ng parehong mga proseso, ngunit sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang hitsura ng grapayt ay posible rin.

Paano makakuha ng brilyante mula sa grapayt

Ang pagkuha nito sa kasalukuyang antas ng pag-unlad ng kimika ay hindi naging problema sa mahabang panahon. Kung ano ang ginagawa ng kalikasan sa milyun-milyong taon, magagawa ng tao sa mas maikling panahon. Ang pangunahing bagay ay upang kopyahin ang mga kondisyon kung saan sa likas na katangian ang isang anyo ng purong carbon ay binago sa isa pa, iyon ay, upang lumikha ng mataas na temperatura at napakataas na presyon.

Sa kauna-unahang pagkakataon ay ginawa ang mga ganitong kundisyon gamit ang pagsabog. Ang pagsabog ay isang agarang pagkasunog sa ilalim ng mataas na presyon. Matapos nilang kolektahin ang kanilang nakolekta, lumabas na ang maliliit na diamante sa grapayt. Ang pira-pirasong pagbabagong ito ay nangyari dahil ang pagsabog ay lumilikha ng iba't ibang uri ng mga pressure at temperatura. Kung saan nilikha ang mga kundisyon para sa paglipat mula sa grapayt patungo sa brilyante, nangyari ito.

Ang kawalang-tatag ng mga proseso na ito ay naging sanhi ng mga pagsabog na walang pag-asa para sa paggawa ng mga diamante mula sa grapayt. Ito, gayunpaman, ay hindi huminto sa mga siyentipiko, at sila ay matigas ang ulo na nagpatuloy na sumailalim sa grapayt sa lahat ng uri ng mga pagsubok sa pag-asang gawin itong isang brilyante. Ang isang matatag na resulta ay nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng isang graphite bar sa pamamagitan ng mga pulso sa temperatura na 2000 ° C, na naging posible upang makakuha ng mga diamante ng makabuluhang laki.

Ang mga eksperimento na may mataas na presyon ay nagbigay ng hindi inaasahang resulta - ang grapayt ay naging brilyante, ngunit nang bumaba ang presyon, bumalik ito sa orihinal nitong estado. Hindi posible na patuloy na bawasan ang distansya sa pagitan ng mga atomo ng carbon gamit ang presyon lamang. Pagkatapos ay sinimulan nilang pagsamahin ang presyon at mataas na temperatura. Sa wakas, posible na matukoy ang hanay ng mga kumbinasyon ng temperatura at presyon kung saan maaaring makuha ang mga kristal na brilyante. Totoo, ito ay gumawa lamang ng isang teknikal na brilyante, ang paggamit nito sa alahas ay mahirap.

Bilang karagdagan sa mataas na gastos ng supply ng enerhiya para sa proseso ng pag-convert ng grapayt sa brilyante, nagkaroon ng isa pang problema - sa pagtaas ng tagal ng pagkakalantad sa mataas na temperatura, nagsisimula ang graphitization ng brilyante. Ang lahat ng mga subtleties na ito ay nagpapalubha sa pang-industriya na produksyon ng mga diamante. Para sa kadahilanang ito, ang kalikasan, na lubhang mapanira dito, ay nananatiling may kaugnayan at kumikita.

Upang makakuha ng isang brilyante na inilaan para sa mga layunin ng alahas, nagsimula silang magtanim ng mga kristal gamit ang isang buto. Ang natapos na kristal na brilyante ay nalantad sa mga temperatura na 1500°, na nagpasigla sa paglaki, una nang mabilis at pagkatapos ay mabagal. Kung mas malaki ang kristal, mas mabagal ang paglaki nito. Ang epektong ito ay ginawang isang eksperimento lamang ang kawili-wiling eksperimento, dahil ang produksyon nito sa isang pang-industriyang sukat ay naging hindi kumikita. Ang paggamit ng mitein bilang isang "feeder" para sa lumalaking diamante ay hindi nagpabuti ng sitwasyon. Sa mataas na presyon at temperatura, ang methane ay nabubuwag sa carbon at hydrogen. Ang carbon na ito ay ang "pagkain" para sa brilyante.

Mga aplikasyon ng brilyante at grapayt

Ang parehong mga mineral ay malawakang ginagamit sa industriya.

Ginagamit ang mga diamante:

sa electrical engineering;
paggawa ng instrumento;
radyo electronics;
sa mga drilling rig
sa paggawa ng alahas.

Ang graphite ay ginagamit para sa:

paggawa ng mga crucibles at iba pang mga refractory equipment;
paggawa ng mga pampadulas;
paggawa ng mga lapis;
produksyon ng mga kagamitan para sa industriya ng electric coal.

Sa kabila ng iba't ibang paggamit ng parehong grapayt at brilyante sa iba't ibang industriya, ligtas nating mapag-uusapan ang higit na mga benepisyo ng grapayt. Dahil sa pagiging perpekto ng kristal na sala-sala nito, ang brilyante ay hindi gumagalaw. Maaari lamang itong gamitin bilang isang brilyante. Karamihan sa mga diamante na mina sa kalikasan ay napupunta sa mga pangangailangan ng industriya ng alahas, dahil ang mineral ay isa sa pinakamahal na mahalagang bato; nagiging brilyante, pinasisigla nito ang sirkulasyon ng pera, at ito ang pangunahing pag-aari nito sa ekonomiya.

Ang graphite, na inalis sa kalikasan, ay hindi nagiging isang sapat na halaga, ngunit isang mahusay na manggagawa sa produksyon. Dahil sa mga katangian nito, ginagamit ito pareho sa tunay, natural na anyo nito, iyon ay, bilang grapayt, at bilang isang paraan kung saan maaaring makuha ang mga bagong sangkap, halimbawa, ang parehong brilyante.

Sintetikong teknolohiya sa paggawa ng brilyante

Pag-unlad ng pananaliksik sa mga oozing device mataas na presyon, na kinakailangan para sa synthesis ng mga diamante, ay nauugnay sa pangalan ng pioneer ng pananaliksik sa larangan ng mataas na presyon, ang propesor ng Harvard University na si P.W. Bridgman. Mabilis na napagtanto ni Bridgman na ang mataas na presyon lamang ay hindi maaaring gawing brilyante ang grapayt. Ayon sa teorya, ang brilyante ay isang matatag na mala-kristal na anyo ng carbon na nasa presyon ng humigit-kumulang 20,000 atm, ngunit sa mga presyon ng 425,000 atm sa temperatura ng silid at 70,000 atm sa isang mainit na temperatura, ang pagbabago ng grapayt sa brilyante ay hindi nangyari. Kasabay nito, ang brilyante sa normal na presyon ng atmospera ay kumikilos bilang isang ganap na matatag na yugto.

Ang pagbabagong-anyo ng brilyante sa grapayt ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pag-init sa humigit-kumulang 1500 o C, at ito ay humantong sa pagpapalagay na ang reverse transformation sa matataas na presyon ay nangangailangan ng mga temperatura ng parehong pagkakasunud-sunod. Ang taong pinalad na maging unang nag-synthesize ng brilyante ay si Tracy Hall.

Si Hall ay sumali sa General Electric Laboratories noong 1948 at, noong 1951, naging miyembro ng isang maliit na grupo ng pananaliksik na kasangkot sa "Superpressure Project," na kung paano na-code ang paggawa ng diamond synthesis. Kahit na si Hall ay isang chemist, napagtanto niya na ang pangunahing balakid sa matagumpay na paglutas ng problema ng diamond synthesis ay ang kakulangan ng high-pressure na kagamitan, at nakabuo ng isang paunang disenyo para sa isang sistema na tinawag na "halfbelt". Ito lamang ang unang hakbang patungo sa tagumpay, ngunit minarkahan nito ang landas tungo sa isang bago, sikat "sinturon" na mga disenyo.

Noong Disyembre 16, 1954, dumating ang unang tagumpay. Sumulat si Hall nang maglaon: "Ang aking mga kamay ay nanginginig, ang aking puso ay tumitibok ng mabilis, nakaramdam ako ng panghihina sa aking mga tuhod at napilitang umupo. Nahagip ng aking mga mata ang kumikinang na liwanag mula sa dose-dosenang maliliit na tatsulok na mukha ng mga octahedral na kristal ... at napagtanto ko na ang mga brilyante ay sa wakas ay ginawa ng tao.” . Ang eksperimentong ito ay isinagawa sa presyon na 70,000 atm at temperatura na 1600 o C gamit ang grapayt at troilite (FeS). Ang mga diamante ay sumunod sa isang tantalum disk, na ginagamit upang magbigay ng kuryente kapag pinainit ang sample.

Ang Tantalum, bilang karagdagan, ay binawasan ang FeS sa metal na bakal, dahil ang pagkakaroon ng asupre lamang ay hindi maaaring maging sanhi ng pagbabago ng grapayt sa brilyante. Ang katalista ay gumaganap bilang isang solvent kung saan ang grapayt ay unang natutunaw at pagkatapos ay nag-kristal sa brilyante. Kung walang metal solvent, ang rate ng pagbabagong-anyo ng grapayt sa brilyante ay napakababa, kahit na ang temperatura at presyon ay sapat.

Tinawag na "belt" ang diamond synthesis apparatus ng Hall dahil ang gitnang bahagi, kung saan nangyayari ang brilyante synthesis, ay sinusuportahan ng isang singsing ng tungsten carbide na may isang banda ng high-strength na bakal. Dalawang conical piston ang pinaandar ng isang malaking hydraulic press na gawa sa matigas na bakal. Ang resultang sintetikong diamante ay pang-industriya na grado.

Ang pangunahing kahirapan sa paglikha ng mga aparato para sa mataas na presyon at temperatura ay ang bakal at iba pang mga istrukturang materyales ay mabilis na nawawalan ng lakas kapag pinainit. Ang problemang ito ay malulutas sa pamamagitan ng pag-init lamang ng panloob na displacement at naaangkop na thermal insulation upang maiwasan ang labis na pag-init ng mga piston at belt.

Ayon sa General Electric patent, ang isang tipikal na singil sa silid ng reaksyon ay pinaghalong 5 bahagi ng grapayt, 1 bahaging bakal, 1/3 bahagi ng manganese at 1/3 bahagi ng vanadium pentoxide. Ang halo na ito ay tinatakan at pinainit sa 1700 o C sa ilalim ng presyon na 95,000 atm sa loob ng 2 minuto, pagkatapos ay pinalamig sa 1500 o C sa loob ng 8 minuto. Sa ngayon, ang pinaghalong nickel at iron ay kadalasang ginagamit bilang solvent, na nagpapahintulot na maisagawa ang brilyante synthesis sa ilalim ng hindi gaanong malubhang kondisyon, halimbawa sa 50,000 atm at 1400 o C. Napatunayan din na ang grapayt bilang isang mapagkukunan ng carbon maaaring mapalitan ng iba pang mga organikong materyales: kahoy, karbon, alkitran, dagta.

Ang Belt pressure washer ng General Electric ay kasunod na pinalitan ng isang disenyo ng uri ng tetrahedral na binuo ng Hall sa halos parehong oras. Ang pangunahing bentahe nito ay ang paggamit ng medyo murang mga pagpindot. Ang unang bersyon ay gumamit ng apat na independiyenteng operating presses, na naka-mount sa isang simetriko na frame at nagtatagpo sa gitnang bahagi ng gumaganang dami. Ang isa pa, mas simpleng pagbabago ay nangangailangan lamang ng isang hydraulic press, at ang mga puwersa sa iba pang tatlong direksyon ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga piston na may conical na ibabaw ng isang malakas na suporta ng bakal. Ang isang espesyal na ginawang bahagi ng pyrophyllite na may electric furnace, na isang graphite tube, ay naka-mount sa tetrahedral space na nabuo ng mga panloob na ibabaw ng mga pagsingit na ito. Ang electric current ay ibinibigay sa pamamagitan ng dalawang magkasalungat na piston o sa pamamagitan ng mga espesyal na electrical input. Ang graphite at metal solvent ay inilalagay sa pugon.

Kaayon ng gawain ng General Electric, ang pananaliksik sa paggawa ng mga artipisyal na diamante ay isinagawa ng All Swedish Electric Joint Stock Company, na kilala bilang ASEA. Malamang na ang pangkat ng ASEA ay hindi naglathala ng mga detalye ng kanilang matagumpay na pagbubuo ng brilyante noong 1953 dahil sinusubukan nilang makakuha ng materyal na alahas at hindi gaanong binibigyang importansya ang napakaliit na mga brilyante sa industriya. Gumamit ang teknolohiya ng ASEA ng mga pressure mula 80,000 hanggang 90,000 atm at mga temperatura hanggang 2760 o C. Ang mga sukat ng mga diamante na ginawa ng parehong kumpanya ay mas mababa sa 1 mm. Sa mga eksperimento ng ASEA, nabuo ang 20-50 na kristal na may sukat na 0.1-0.5 mm.

Sa USSR, isang paraan para sa paggawa ng mga sintetikong diamante ay binuo noong 1960 ng Institute of High Pressure Physics ng USSR Academy of Sciences. Pinangangasiwaan ang gawain ng akademiko. L.F. Vereshchagin. Noong 1961, isang teknolohiyang pang-industriya para sa synthesis ng mga diamante ang binuo sa Institute of Superhard Materials ng Ukrainian SSR Academy of Sciences. Ang proseso ay isinasagawa sa isang temperatura ng 1800-2500 o C at isang presyon ng higit sa 50-102 MPa sa pagkakaroon ng mga catalysts - chromium, nikel, bakal, mangganeso, platinum, kobalt o iba pang mga metal. Kasunod nito, natagpuan na ang mga diamante ay nabuo sa pamamagitan ng pagkikristal ng carbon mula sa solusyon nito sa isang tinunaw na metal catalyst.

Ang synthesis ng brilyante ay isinasagawa sa isang silid na uri ng lentil na may dami ng ilang kubiko sentimetro. Ang pag-init ay isinasagawa sa pamamagitan ng induction o sa pamamagitan ng direktang pagpasa ng electric current. Habang ang mga suntok ay lumalapit sa isa't isa, ang reaksyong pinaghalong grapayt na may nickel (pati na rin ang may layered na pyrophyllite) ay kumukuha. Bilang resulta, ang hexagonal na kristal na sala-sala ng grapayt ay nagre-recrystallize sa kubiko na istraktura ng brilyante. Ang laki ng mga kristal na brilyante ay nakasalalay sa oras ng synthesis: na may oras ng reaksyon na 3 min. ang mga kristal na tumitimbang ng halos 10 mg ay nabuo, at 30 minuto - 70 mg. Ang pinaka-matibay na kristal ay nakuha hanggang sa 0.5-0.8 mm ang laki.

Produksyon ng mga alahas na sintetikong diamante

Narito ang isang diagram ng isang apparatus na ginamit sa pagpapatubo ng malalaking kristal na brilyante gamit ang carbon transfer sa isang metal na solusyon.

Hindi dapat isipin ng isang tao na ang paggawa ng mga sintetikong pang-industriya na diamante sa malalaking volume ay nagpapadali sa gawain ng pagkuha ng mga diamante ng ganoong laki at kalidad na maaari silang maiuri bilang mamahaling bato. Ang pangunahing balakid sa mga pagtatangka na makakuha ng malalaking kristal ay ang maliit na volume kung saan maaaring mapanatili ang matinding kondisyon ng presyon at temperatura. Bilang karagdagan, ang lumalaking malalaking kristal ay tumatagal ng mahabang panahon.

Ang mga pamamaraan para sa paggawa ng mga diamante ng gemstone ay hindi patented hanggang 1967, nang sa wakas ay nagtagumpay si Robert Wentorf sa pagpapalaki ng isang binhing brilyante. Ang isang seed crystal ay kinakailangan upang maiwasan ang pagkikristal ng grapayt kahit na ang mga eksperimentong kondisyon ay tumutugma sa rehiyon ng crystallization ng brilyante. Karamihan mahirap na problema kapag lumalaki ang malalaking kristal na brilyante Mataas na Kalidad ay ang pangangailangan upang mapanatili kinakailangang kondisyon sa lugar ng katatagan nito.

Sa pamamaraan na ginamit ni Wentorf, ang seed crystal ay inilagay sa malamig na bahagi ng solusyon sa temperatura na humigit-kumulang 1420 o C, at ang maliliit na kristal ay matatagpuan sa ibabang bahagi sa temperatura na 1450 o C. Ang hanay ng presyon ay mula sa 55,000 hanggang 60,000 atm. Mas mainam kung ang seed crystal ay ilalagay sa ibaba, dahil ang ilang maliliit na kristal na nabuo sa labas ng buto ay lumulutang sa mainit na sona at natutunaw doon, kaysa tumubo sa paligid ng buto.

Sa ilan sa mga eksperimento ni Wentorf, na-recrystallize ang diamond feed material sa graphite. Gayunpaman, ang mga mananaliksik ay nahaharap din sa isang mas malubhang problema: ang pinakamataas na rate kung saan ang mga kristal ay maaaring lumago nang tuluy-tuloy ay dapat na bumaba habang lumalaki ang kristal. Napag-alaman na para sa isang kristal na may diameter na 1 mm, ang pinakamataas na matatag na rate ng paglago ay 0.2 mm / oras. Kapag ang laki ng kristal ay umabot sa 5 mm, ang matatag na paglaki ay maaaring mangyari sa bilis na 0.04 mm/oras at tumatagal ng ilang araw upang lumaki ang isang kristal na ganito ang laki.

Ang problema ay nagiging mas seryoso kung susubukan nating palaguin ang mas malalaking sintetikong diamante. Sa kasalukuyan, ang isang malaking sintetikong brilyante ay 6 mm ang lapad at tumitimbang ng 1 carat (0.2 g). Dahil ang mga mababang rate ng paglago ay mas kanais-nais para sa pagpapalaki ng malalaking kristal, at ang pagpapanatili ng mataas na temperatura at presyon sa mahabang panahon ay nangangailangan ng makabuluhang gastos, ang malalaking sintetikong diamante ay mas mahal o maihahambing sa presyo ng mga natural na kristal na may katulad na laki. Ang larawan sa itaas ay nagpapakita ng 1 karat na sintetikong diamante na pinalaki ni Robert Wentorf at ang grapayt na ginamit bilang panimulang materyal.

Ang mga diamante ay kinukulayan sa pamamagitan ng pagpasok ng iba't ibang elemento ng karumihan sa mga kristal. Ang nitrogen ay nagbibigay ng berdeng kulay at malamang na responsable para sa dilaw na kulay ng mga bato kapag naroroon sa mababang konsentrasyon. Ang pagpapakilala ng boron ay nagbibigay ng brilyante kulay asul. Ang mga bihirang natagpuang asul na natural na mga bato, tulad ng sikat na Hope Diamond, ay may utang din sa kanilang kulay sa pagkakaroon ng elementong ito. Ang pag-aaral ng mga katangian ng mga may kulay na diamante ay kapaki-pakinabang sa pag-unawa sa ilang diamante at kung paano sila nabuo sa kalikasan.

Direktang conversion ng grapayt sa brilyante

Para sa direktang paglipat ng grapayt sa brilyante, mas matinding kundisyon ang kinakailangan kumpara sa paraan ng metal-solvent. Ito ay dahil sa mahusay na katatagan ng grapayt, dahil sa napakalakas na mga bono ng mga atomo nito. Ang mga resulta ng mga unang eksperimento sa direktang pagbabago ng graphite-diamond, na isinagawa ni P. DeCarli at J. Jamieson ng Allied Chemical Corporation, ay inilathala noong 1961.

Upang lumikha ng presyon, ginamit ang isang high-power explosive, sa tulong kung saan ang temperatura na humigit-kumulang 1200 o C at isang presyon na humigit-kumulang 300,000 atm ay pinananatili sa halos isang milyon ng isang segundo (isang microsecond). Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang isang tiyak na halaga ng brilyante sa anyo ng napakaliit na mga particle ay nakita sa sample ng grapayt pagkatapos ng eksperimento. Ang mga resultang crystallites ay nasa laki (100 A = 10 nm, o isang daang libo ng isang milimetro). Ang mga ito ay maihahambing sa tinatawag na "carbonado" na matatagpuan sa mga meteorite, ang pagbuo nito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng impluwensya ng mataas na temperatura na nangyayari kapag ang meteorite ay dumaan sa mga siksik na layer ng atmospera, at ang malakas na epekto ng enerhiya na nangyayari kapag tumama ang meteorite sa ibabaw ng lupa.

Noong 1963, si Francis Bundy ng General Electric ay nagtagumpay sa direktang pag-convert ng grapayt sa brilyante sa mga static pressure na lampas sa 130,000 atm. Ang ganitong mga presyon ay nakuha gamit ang isang binagong pag-install ng "belt" na may mas malaking panlabas na ibabaw ng mga piston at isang mas maliit na pag-aalis. Upang lumikha ng gayong mga presyon, kinakailangan upang madagdagan ang lakas ng mga bahagi ng kapangyarihan ng pag-install. Ang mga eksperimento ay nagsasangkot ng pag-init ng spark ng isang bloke ng grapayt sa mga temperatura na higit sa 2000 o C. Ang pag-init ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga pulso ng electric current, at ang temperatura na kinakailangan para sa pagbuo ng brilyante ay napanatili sa loob ng ilang milliseconds (ika-1000 ng isang segundo), na kung saan ay makabuluhang mas mahaba kaysa sa mga eksperimento nina De Carli at Jamieson. Ang mga sukat ng mga bagong nabuo na particle ay 2-5 beses na mas malaki kumpara sa mga nakuha sa panahon ng shock compression.

Sa USSR, ang isang katulad na teknolohiya para sa paggawa ng mga artipisyal na diamante ay binuo sa Institute of Superhard Materials ng Ukrainian SSR Academy of Sciences. Sa panahon ng isang direktang pagsabog, ang isang agarang pagtaas ng presyon ay nangyayari sa 200-102 MPa at temperatura sa 2000 o C at maliliit (hanggang 10-30 microns) na mga sintetikong diamante ay nabuo sa grapayt.

Noong 1963, nag-patent si V. J. Eversol (USA) ng isang paraan para sa pagpapalaki ng mga diamante mula sa isang gas phase na supersaturated na may carbon (methane, acetylene o iba pang hydrocarbons) sa presyon na mas mababa sa 10-102 MPa. Ang nagreresultang labis na enerhiya sa ibabaw sa interface ng graphite-air ay nagtataguyod ng pagbuo ng diamond nuclei. Ang isang katulad na pamamaraan ay nakapag-iisa na binuo sa USSR ni B.V. Deryagin at D.V. Fedoseev. Sa mga pressure na mas mababa sa atmospheric, nakuha nila ang parang whisker na kristal ng sintetikong brilyante mula sa gas phase sa mga buto ng brilyante. Napakababa ng crystal growth rate - humigit-kumulang 0.1 µm/h.

Ang atensyon ng mga siyentipikong ito ay naakit ng mga panukala para sa paggawa ng mga diamante sa ilalim ng mga kondisyon kung saan ang grapayt ay matatag at ang brilyante ay metastable (metastable na brilyante ay nangangahulugan na sa ilalim ng mga kundisyong ito maaari itong manatiling hindi nagbabago para sa isang walang limitasyong oras nang hindi bumabalik sa grapayt). Upang gawing brilyante ang grapayt, ang mga atomo ng carbon ay dapat na nasasabik sa isang estado na may mataas na enerhiya. Ito ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng paglalapat ng mataas na presyon at temperatura. Ang isang alternatibong ideya ay batay sa katotohanan na kung ang mga carbon atom ay maaaring makuha na may mataas na antas ng enerhiya, kung gayon ang paglipat sa isang solidong estado ay mas malamang na bumuo ng metastable na brilyante kaysa sa matatag na grapayt. Ito ay pinadali ng paggamit ng mga buto ng brilyante, na tumutulong sa pag-aayos ng mga atomo ng carbon sa isang pagkakasunud-sunod na naaayon sa diyamante kaysa sa istraktura ng grapayt. Marahil ang pinaka-maaasahan na paraan ay nauugnay sa pagkabulok ng mga gas na naglalaman ng carbon sa sapat na mababang presyon. Binabalot ang maliliit na kristal na brilyante, nabubulok ang gas, at ang mga atomo ng carbon ay idineposito sa ibabaw ng mga kristal ng binhi.

Ang mga sumusunod na kondisyon ay tipikal para sa mga eksperimento ng Eversol: temperatura sa hanay na 600-1600 o C, kabuuang presyon ng gas - isang kapaligiran, konsentrasyon ng methane sa pinaghalong gas mula 0.015 hanggang 7%. Ang mga buto ay 0.1 microns lamang (sampung-libo ng isang milimetro) ang diyametro, na nagbibigay ng malaking lugar sa ibabaw para sa pagtitiwalag ng brilyante. Bilang karagdagan sa brilyante, ang mga akumulasyon ng grapayt ay nabuo sa yugto ng gas, na idineposito kasama ng brilyante sa ibabaw ng mga kristal ng binhi. Kung ang proseso ay hindi huminto sa pana-panahon upang alisin ang grapayt, ang konsentrasyon nito ay tumataas nang labis na pinipigilan ang karagdagang pag-ulan ng brilyante. Kasama dito ang panaka-nakang pagkuha ng mga diamante, na inilagay sa isang high-pressure na sisidlan (mula 50 hanggang 200 atm) na may hydrogen at na-calcine sa temperatura na 1000 o C. Ang hydrogen ay tumutugon sa grapayt nang mas mabilis kaysa sa diamante, kaya ang pamamaraang ito ay naglilinis ang ibabaw ng mga kristal ng binhi para sa kasunod na paglaki ng brilyante.

Ang grupo ni Deryagin ay dumating sa konklusyon na mas kumikita ang pag-oxidize ng mga bagong graphite formation na may atmospheric oxygen sa atmospheric pressure. Ang bentahe ng pamamaraang ito ay ang proseso ng synthesis at pagtanggal ng grapayt ay isinasagawa sa parehong reaktor, na puno ng hangin sa panahon ng oxidative stage ng proseso. Ang mga karaniwang kondisyon na ginagamit para sa paglaki ng brilyante sa pamamagitan ng pamamaraang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng temperatura na 1020 o C at isang presyon ng methane na 0.07 mm Hg. Art.

Ang pinakamataas na rate ng paglago ay humigit-kumulang 0.1 microns kada oras, na nagsisiguro sa pagbuo ng halos isang karat ng brilyante kada oras sa buong volume ng reaktor. Ang panginginig ng boses ng mga buto ay nakakatulong upang mapataas ang contact surface ng mga kristal na may methane at humahantong sa isang pagpapabuti sa mga katangian ng lumalaking layer. Kahit na mas mataas na bilis ay nakakamit kapag ang ibabaw ng mga diamante ay na-irradiated ng liwanag mula sa isang puno ng gas na high-voltage xenon lamp. Ang lampara ay nagpapatakbo sa isang pulsating mode, na nagpo-promote ng mabilis na paglaki ng brilyante at higit na pinipigilan ang nucleation ng mga graphite crystallites. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, ang mga rate ng paglago ay naiulat na umabot sa ilang micrometer kada oras. Minsan kapag ginagamit ang pamamaraang ito, ang mga "whiskers" ng brilyante ay nagsisimulang lumaki - manipis na mga thread na nakausli ibat ibang lugar ibabaw ng seed crystal. Ang mga dahilan para sa kakaibang anyo ng paglago na ito ay hindi pa malinaw.

Ang pamamaraang Eversol sa USA ay pangunahing binuo ni J. Angus at ng kanyang mga kasama sa Ohio State University. Ang mga kondisyon ng paglago na ginagamit nila: temperatura 1000 o C, presyon ng methane (halo sa hydrogen) 0.2 mm Hg. Art. - malapit sa mga kondisyon ng mga eksperimento na isinagawa ng pangkat ni Deryagin. Ang pagtaas ng timbang ay karaniwang 6% sa loob ng 20 oras, na tumutugma sa isang linear na rate ng paglago na 0.001 µm/araw lamang. Ang mas mataas na mga rate ay sinusunod sa unang panahon ng proseso, na malamang dahil sa mga stress na dulot ng maliliit na pagkakaiba sa mga distansya sa pagitan ng mga carbon atom sa pelikula at ng substrate na kristal. Posible na ang napakataas na mga rate ng paglago na iniulat ng mga siyentipikong Sobyet ay katangian lamang ng paunang yugto proseso.

Noong 1970, ang General Electric ay bumuo ng isang paraan para sa paggawa ng malalaking sintetikong hiyas-kalidad na mga kristal na brilyante sa mga buto sa anyo ng mga plato. Gayunpaman, ang halaga ng pagpapalaki ng gayong mga diamante ay mas mataas kaysa sa pagmimina ng mga natural.

Ang mga sintetikong diamante ay malawakang ginagamit para sa paggawa ng mga kagamitang nakasasakit ng brilyante, mga whetstone, paggiling at paggupit ng mga gulong, mga paggiling na paste, mga pamutol ng salamin, mga pamutol, mga drill bit, mga pait, atbp. Sa kasalukuyan, higit sa 80% ng pangangailangan para sa mga pang-industriyang diamante ay sakop ng gawa ng tao diamante. Sa kasalukuyan, dose-dosenang mga laboratoryo sa iba't ibang bansa ang patuloy na naghahanap ng mas makatwiran at epektibong paraan ng pagpapalaki ng mga diamante para sa mga teknikal na pangangailangan at mga layunin ng alahas.

Pagpino ng mga diamante sa pamamagitan ng pag-iilaw

Ang isang kuwento tungkol sa sintetikong brilyante ay hindi kumpleto nang walang impormasyon tungkol sa paggamit ng nuclear irradiation upang makagawa ng mga kulay na kristal. Ang pag-unlad ng pamamaraang ito sa pagpoproseso ay sanhi ng matinding pambihira ng mga may kulay na diamante, at gayon pa man isang may kulay na diyamante. Magandang kalidad higit sa 25% na mas mahal kaysa sa walang kulay na uri nito.

Natuklasan ng English scientist na si Sir William Crookes na ang radioactive radiation mula sa radium ay nagiging walang kulay na brilyante sa berdeng uri. Natukoy sa kalaunan na ang pagbabago ng kulay na ito ay nangyayari bilang resulta ng pagbobomba ng kristal ng mga particle ng alpha, ngunit nakakaapekto lamang sa panlabas na layer ng brilyante dahil sa mahinang pagtagos ng mga particle ng alpha sa mga solido. Ang paraan ng pagpoproseso ng brilyante sa pamamagitan ng pag-iilaw ay nanatili sa limot hanggang sa isang bagong yugto ng pag-unlad sa huling bahagi ng 40s ng ika-20 siglo sa nuclear physics.

Ang mga brilyante na kristal ay binomba ng mga deuteron. Ang brilyante ay nanatiling mataas na radioactive sa loob ng ilang oras, ngunit kahit na ang panlabas na layer lamang ang may kulay. Napag-alaman na ang pambobomba na may mataas na enerhiya na mga electron ay nagiging sanhi ng pagkaputlang asul ng brilyante o kulay berde, ngunit muli isang manipis na layer lamang ang pininturahan. Ngunit ang mga neutron, na may mas mataas na kakayahan sa pagtagos, ay maaaring magbago ng kulay ng buong bato. Pagkatapos ng pag-iilaw, ang mga diamante ay nagiging berde, ngunit ang pag-init sa isang inert gas sa 900 o C ay binabago muna ang kanilang kulay sa kayumanggi at pagkatapos ay sa ginintuang dilaw. Ang mga na-irradiated na diamante, na may gintong dilaw na kulay, ay mas kaakit-akit kaysa sa berde o kayumanggi, at napakapopular sa Estados Unidos.

Sa ilang mga kaso, mas naiiba ang reaksyon ng mga diamante sa pag-iilaw, at maaaring makagawa ng mga asul, pula, at lila na mga kristal. Ang pagkakaiba sa kulay na ito ay dahil sa mga impurities na nasa mga diamante. Karamihan sa mga diamante, tinatawag na type I diamante, ay naglalaman ng nitrogen bilang isang karumihan, na ipinapasok sa kristal na marahil sa isang intermediate na yugto sa pagitan ng pagbuo ng brilyante sa bituka ng Earth at ang oras kung kailan ito pumapasok sa mga lugar na malapit sa ibabaw nito. Sa karamihan ng mga diamante, ang nitrogen ay ipinamamahagi sa anyo ng napakanipis na mga plato, ngunit sa isa sa isang libo ito ay ipinamamahagi nang pantay-pantay sa buong dami ng kristal. Ang huling uri ng mga kristal ay tinatawag na Ib, habang ang pinakakaraniwan ay inuri bilang uri Ia.

Ang hindi gaanong karaniwang uri II ay binubuo ng mga purong diamante na naglalaman ng halos walang nitrogen. Kabilang dito ang pinakamalalaking bato. Ang pinakakaraniwang mga diamante ng ganitong uri ay inuri bilang uri IIa, at ang napakabihirang mga naglalaman ng maliliit na konsentrasyon ng karumihan ng aluminyo ay inuri bilang uri IIb. Sa mga diamante ng mga uri I6 at II6 mayroong mga kristal na pula at mga lilang bulaklak, bilang isang resulta kung saan ang mga ito ay mas mahal kaysa sa maginoo na mga diamante.

Ang talahanayan sa ibaba ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa kulay ng mga irradiated na brilyante na magagamit sa komersyo. Sa pangkalahatan, makatuwiran na mag-irradiate lamang ng malalaking kristal, dahil ang pagtaas sa presyo ng maliliit na diamante ay hindi nagbibigay-katwiran sa gastos ng pagproseso ng mga ito.

Pamamaraan	I-type ang Ia	Uri ng Ib	Uri IIa	Uri IIb
Neutron pag-iilaw	Berde	Berde	Berde	Berde
Neutron pag-iilaw + pag-init	Amber- dilaw	Amber- dilaw	kayumanggi	Lila- pula
Pag-iilaw mga electron	Berde	Asul o maberde asul	Asul o maberde asul	-
Pag-iilaw mga electron + pag-init	Amber- dilaw	Lila- pula	kayumanggi	-

Dahil ang pagproseso ng mga diamante upang baguhin ang kanilang kulay ay medyo laganap sa mga araw na ito, isang bagong problema ang lumitaw. Ang ilan kahit na kinokontrol na irradiated diamante ay maaaring manatiling radioactive sa loob ng mahabang panahon dahil sa pagkakaroon ng mga impurities ng long-lived radioactive isotopes. Kung gaano kalubha ang problemang ito ay hindi lubos na malinaw. Ngunit kung mayroong ilang panganib para sa may-ari ng irradiated na bato, dapat niyang malaman ang mga resulta ng pagsubaybay para sa natitirang radioactivity at ang mapanganib na paraan ng pagpino ng mineral. Sa anumang kaso, ang hindi makontrol na pagpipino ng mga bato sa mga ikatlong bansa ay ginagawang mapanganib ang mga batong ito, dahil hindi alam kung ano mismo ang na-irradiated ng bato at kung ano ang mga kahihinatnan ng pag-iilaw na ito. Ang mamimili ay dapat magkaroon ng pagpipilian na sinasadyang tanggihan ang isang potensyal na mapanganib na pagbili.