ОБРАЗОВАНИЕ В МОСКВЕ

Информация, адреса, документы, отзывы ...

Образование в Москве - от детского сада до Университета. Информация, адреса, обзоры, документы, отзывы
Образование в средних учебных заведениях. Обзоры лучших государственных и частных школ.
Калейдоскоп

 

 

Бриллианты - лучшие друзья женщины... Часть III

Крупнейший бриллиант на планете

История происхождения бриллиантов. Их виды.

Мы любили и любим слово "самый». Самый быстрый, самый умный... Если же спросить, что самое твёрдое, скорее всего, получим ответ: алмаз. Этот ответ почти точен. А почему алмаз ещё самый блестящий ? И заодно, действительно ли он самый-са-мый?.. Об этом и пойдёт речь.

Часть III

«ХРАНИТЕЛЬ ВЕЧНОЙ ЧИСТОТЫ...»

Для науки и техники лазурно-голубой и изысканно-оранжевый цвета бриллианта — не самое главное.

 

В технике алмаз использовался давно и широко — уж если можно алмазным порошком шлифовать и полировать сам алмаз, то тем более можно всё остальное.

 

И действительно, алмазные порошки использовались для обработки всего на свете, а кристаллики алмаза — для резки, например, стекла, использовались столь широко, что название "алмаз» закрепилось за инструментом для резки стекла и применялось даже тогда, когда режущим элементом стал не алмаз, а другой (но тоже весьма твёрдый) материал.

 

Особо широко алмаз поначалу применяться не мог — всё-таки он был дорог, как и отходы от огранки бриллиантов. Но со временем люди освоили синтез алмазов при высоких давлениях и температурах, а ещё позже научились напылять алмазные плёнки на поверхность инструмента, увеличивая тем самым его износостойкость.

 

Ещё одно качество алмаза, к которому сейчас подбирается человек,— высокая теплопроводность(она в несколько раз больше, чем у меди).

 

Для полупроводниковой техники это очень важно, поскольку работа полупроводниковых схем сопровождается выделением тепла. Если его не отводить, то температура начнёт расти и прибор выйдет из строя.

 

Чтобы отводить тепло, его надо «протащить» через объём прибора и подложку, которая отделяет сам прибор от потока теплоносителя (воздуха или воды). Причём эта подложка должна быть электроизолятором, — а это печально, потому что изоляторы, как правило, плохо проводят тепло. Так вот, алмаз одновременно выполняет роль изолятора и при этом прекрасно проводит тепло.

 

Возникает вопрос: а нельзя ли и сами приборы делать из алмаза? Очень даже можно. Но для этого нужно научиться выращивать алмазы, которые были бы не изоляторами, а полупроводниками, причём обоих типов — р-типа и л-типа.

 

В принципе эта задача решаема, то есть известно, что её решить можно. Более того, вроде бы уже существует образец р-п-перехода. Возможно, что мы наблюдаем зарождение нового направления в полупроводниковой технике. И не только в ней— в мощной вакуумной электронике алмаз тоже найдёт своё применение. А мощные вакуумные приборы — это и радиолокация, и дальняя связь, и токамак...

 

В науке используется высокая прочность на сжатие: из алмаза делать «наковальни» — те самые элементы установки, через которые на обьект передаётся сверхвысокое — в миллионы атмосфер— давление.

 

До того все исследования в области высоких давлений «упирались» в эти «наковальни», — а это путь и к гипотетическому металлическому водороду, и ещё много к чему!

 

ВПРАВДУ ЛИ ОНИ ВЕЧНЫ?

Геологов всегда интересовал вопрос, насколько стар алмаз.

 

Радиоуглеродный метод, разработанный Уиллардом Либби в середине прошлого века, ничего не мог дать: у изотопа углерода С-14 период полураспада 5730 лет, то есть за миллион лет от него не останется ни одного атома.

 

И вот сравнительно недавно американским геохимикам повезло: в их распоряжении оказались южноафриканские алмазы, в которых были включения граната — красивые мелкие кристаллики. Вообще, гранат — собирательное название группы силикатов сложного состава, в которую входят полтора десятка индивидуальных минералов (среди известных — гроссуляр, пироп, уваровит).

 

Кроме кремния и кислорода они содержат ионы Са, Fe, Mg, Мп, Al, Cr, Ti, V, Zr.

 

Всё это мало помогло бы определению возраста минерала, но. к счастью, в нём оказались небольшие примеси самария. Этот редкоземельный элемент представлен в природе семью стабильными изотопами, из которых два на самом деле чуть-чуть радиоактивны, но имеют гигантские периоды полураспада: 106 миллиардов лет у самария -147 (его в земной коре около 15%) и 7 квадриллионов лету самария -148 (его— 11%).

 

Второй изотоп мало полезен из-за слишком большого времени жизни, а вот первый оказался тем, что надо. Медленно распадаясь, он превращается в неодим-143. По количеству этого неодима, зная скорость его образования, можно определить возраст образца, то есть время, когда в него попал самарий и начал (вернее, продолжил) потихоньку распадаться.

 

Например, очевидно, что за 106 миллиардов летчисло атомов неодима-143 и самария-147 сравняются.

 

Оказалось, что неодима накопилось в гранате не так много. Это означает, что самарий попал в гранат 3,2—3,4 миллиарда лет назад; некоторая неопределённостьсвя-зана с неточностью определения ничтожных следов самария-147 и ещё более ничтожных количеств неодима-143. И если Земле сейчас стукнуло где-то 4,6 млрд лет, то алмаз — во всяком случае, этот образец — не намного ее моложе.

 

А можно ли считать это вечностью — решать нам. Но вот то, что в ближайшие десятилетия наука и техника будут все шире использовать алмаз, — это точно.

 

Кстати, насчёт «самыйтвёрдый». Поэтому поводу уже появились сомнения: некоторые группы исследователей утверждают, что на основе фуллеренов (опять углерод!) можно сделать материал твёрже алмаза. Другие пишут, что это невозможно. Не исключено, что верно не то и не это — просто нужно уточнять понятие «твёрдость».

 

Впрочем, в науке постоянно приходится время от времени уточнять определения.