ما 791 مهمان و بدون عضو آنلاین داریم

پرینت

الماس

امتیاز کاربران
ضعیفعالی 

 

الماس الماس Diamond

بیشتر از هشتاد درصد از الماس های معدنى طبیعى به مصارف صنعتى از قبیل ابزارهاى برش یا مواد ساینده براى تراشکارى و پرداخت دیگر سنگ های قیمتى ، فلزات ، گرانیت و شیشه مى‌رسند. استفاده از الماس به عنوان نیمه رسانا نیز نیازمند شرایط ویژه‌اى مثل بالاترین درجه خلوص ، بهترین بلورینگى و تعیین اتمها به لحاظ الکتریکى فعال براى ایجاد گذرگاه الکتریکى در وسیله مورد نظر است.

اما تمامى الماس های طبیعى بخاطر نقصها ، ناخالصی ها و ساختار ضعیفشان براى مصارف الکترونیکى نامناسبند. حتى با اینکه الماس های مصنوعى و طبیعى داراى کیفیت جواهرى بسیار ارزشمند هستند، اما ممکن است بخاطر رگه‌هاى ناچیز ناخالصی ها براى استفاده به عنوان نیم رسانا مناسب نباشند. در واقع تنها خالصترین این سنگها در کاربردهاى الکترونیکى پرقدرت از سلفونها گرفته تا کامپیوترهاى شخصى و خطوط ارتباطاتى قابل استفاده‌اند.

دورنماى الماس

میزان ذخیره الماس جهان در سال 1979 بدین شرح می‌باشد. زئیر 120 ، شوروی (سابق) 250 ، آفریقای جنوبی 72 ، بوستوانا 60 ، نامیبیا 15 ، آنگولا 20 ، سیرالئون 6 و لسوتو 5 میلیون قیراط ذخیره دارند. همچنین میزان الماس تولیدی جهان در سال 1979 بدین شرح می‌باشد: زئیر 11160 ، شوروی (سابق) 10700 ، آفریقای جنوبی 7640 ، بوتسوانا 3340 ، نامیبیا 1950 ، عتا 1500 ، آنگولا 750 ، ونزوئلا 750 و سیرالئون با 710 قیراط بیشترین تولید الماس جهان را به خود اختصاص داده‌اند.

تولید الماس

الماس بطور طبیعى تحت فشارهاى زیاد اعماق زمین و در زمانى طولانى شکل مى‌گیرد. اما در آزمایشگاه مى‌توان به کمک دو فرآیند مجزا در زمانى بسیار کوتاهتر الماس تولید کرد. فرآیند فشار بالا _ دما بالا (HP HT) اساساً تقلیدى است از فرآیند طبیعى شکل گیرى الماس در حالى که فرآیند رسوب گیرى بخار شیمیایى (CVD) دقیقاً خلاف آن عمل مى‌کند. در واقع CVD بجاى وارد کردن فشار به کربن براى تولید الماس با آزاد گذاشتن اتمهاى کربن به آنها اجازه مى‌دهد با ملحق شدن به یکدیگر به شکل الماس در آیند.

فرآیند CVD با قرار دادن ذره بسیار کوچکى از الماس در خلأ آغاز مى‌شود. سپس گازهاى هیدروژن و متان به محفظه خلأ جریان مى‌یابند. در ادامه پلاسماىتشکیل شده باعث شکافته شدن هیدروژن به هیدروژن اتمى مى‌شود که با متان واکنش مى‌دهد تا رادیکال متیل و اتمهاى هیدروژن بوجود آیند. رادیکال متیل نیز به ذره الماس مى‌چسبد تا الماس بزرگ شود. رشد الماس در تکنیک CVD ، فرآیندى خطى است، بنابراین تنها عوامل محدودکننده اندازه محصول در این روش بزرگى ذره ابتدایى و زمان قرار دادن آن در دستگاه است.

به گفته دیوید هلیر (D. Hellier) رئیس بخش بازاریابى کمپانى ژمسیس ، «فرآیند HP HT نیز با ذره کوچکى از الماس آغاز مى‌شود. هر ذره الماس در محفظه‌هاى رشدى به اندازه یک ماشین لباسشویى ، تحت دما و فشار بسیار بالا درون محلولى از گرانیت و کاتالیزورى فلزى غوطه‌ور مى‌شود. در ادامه تحت شرایط کاملاً کنترل شده‌اى این الماس کوچک به تقلید از فرآیند طبیعى ، مولکول به مولکول و لایه به لایه شروع به رشد مى‌کند..»

گر چه جنرال الکتریک در تولید الماس ها به این روش پیشگام است و الماس های ساخته شده با تکنیک HP HT را براى مصارف صنعتى به بازار عرضه مى‌کرد اما تا پیش از آنکه کمپانى ژمسیس با ساده سازى این فرآیند امکان تولید نمونه‌هایى با کیفیت جواهر را فراهم کند، هرگز آن الماس ها به عنوان سنگ های قیمتى به فروش نرسیده بودند.

در واقع الماس های زینتى مصنوعى بخش کوچک و در عین حال پر سودى از صنعت الماس را تشکیل مى‌دهند. این الماس های رنگى که در مقایسه با همتاهاى بى‌رنگ شان فوق العاده کمیاب و در نتیجه بسیار گرانبها ترند با توجه به نوع ناخالصی ها در رنگهاى گوناگون از قرمز و صورتى گرفته تا آبى ، سبز و حتى زرد روشن و نارنجى تولید مى‌شوند. در واقع این الماس ها مى‌توانند چنان کیفیت بالایى داشته باشند که حتى ماشینهاى ساخته شده براى تشخیص سنگ های مصنوعى از طبیعى در تفکیکشان از یکدیگر دچار مشکل شوند، همانطور که امروزه برخى از بزرگترین الماس فروشان در صنعت نیز به زحمت از پس آن بر مى‌آیند.

شباهت فوق العاده نمونه هاى مصنوعى و طبیعى باعث شده است تا تاجران الماس براى تشخیص الماس های رنگى مصنوعى از سنگ های طبیعى دست به دامن آزمایشگاههاى الماس بلژیک و دیگر نقاطى شوند که بطور سنتى عهده دار تجزیه و تحلیل و تأیید الماس ها از نظر بزرگى قیراط ، رنگ و شفافیت هستند.

تشخیص الماس های مصنوعی

آزمایشگاه آنتورپ و چند تایى دیگر در سراسر جهان براى تشخیص الماس های مصنوعى بطور عمده از دو نوع دستگاه استفاده مى‌کنند. در دستگاه نوع اول با تابش نور به الماس مشخصات طیفى نور جذب یا ساطع شده تجزیه و تحلیل اگر نشانه‌هایى از الماس مصنوعى مشاهده شد، آزمایشگاه دستگاه دوم را بکار مى‌گیرد که این دستگاه براى آشکار ساختن ساختار درونى کریستال از نور فرابنفش استفاده مى‌کند. این دستگاهها نقصهاى موجود در الماس را حتى در مقیاس میکروسکوپى یا اتمى نیز بررسى مى‌کنند.

در واقع الماس ها نیز درست مثل درختان داراى حلقه‌هاى رشدى در اطراف هسته درونى هستند. الماس هایى که در آزمایشگاه تولید یا براى تغییر رنگ دستکارى شده باشند، ساختار رشد متفاوتى از خود نشان مى‌دهند. بنابراین با اینکه آزمایشگاهها با استفاده از این دستگاه ها قادر به تشخیص الماس های مصنوعى از طبیعى هستند اما نگرانى عمده در صنعت الماس جایى است که افراد بدون این دستگاه ها توانایى تشخیص سنگ های مصنوعى را نخواهند داشت.

الماس مصنوعی

این نوع الماس برای نخستین بار توسط گروهی از دانشمندان سوئدی در سال 1953ساخته شده است. جنرال الکتریک در سال 1954 برای اولین مرتبه با استفاده از گرافیت در فشار 50 تا 60 کیلو بار و دمای 1500 درجه سانتیگراد توانست الماس مصنوعی بسازد.
در روش جدید که توسط ژاپنیها ابداع گردیده ، بخار کربن بر روی یک صفحه سرد جمع می‌شود، ابتدا CH4 و H2 در میکروویو در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود و بخار کربن بر روی یک صفحه سرد متمرکز می‌شود.

موارد مصرف الماس

الماس دارای مصارف صنعتی و زینتی است. گر چه الماس را بیشتر به عنوان زینت بخش می‌شناسند، ولی بیش از 80 درصد آن به مصارف صنعتی می‌رسد. میزان الماس مصرفی در صنعت از 74 درصد در سال 1934 به 89 درصد در سال 1979 فزونی گرفته است. مصارف عمده الماس در صنعت جهت برش مواد بسیار سخت نظیر فولادهای آلیاژی و کاربید تنگستن ، ساییدن ، اره کردن سنگ و بتون و حفاریها بکار می‌رود.

 
12.5      درصد الماس تولیدی جهان به مصرف ساخت مته‌های حفاری و چاله زنی می‌سرد. 2.5 درصد دیگر هم از الماس تولیدی در ساختن ماشینهای برش و پولیش و 75 درصد دیگر به صورت پودر و یا مواد ساینده به مصرف می‌رسد. مصارف صنعتی الماس به اختصار شامل ، مته‌های الماسی ، مواد ساینده‌ها ، اره‌های الماسی ، لوازم دندانپزشکی و جراحی و دستگاههای برشی و پولیش می‌گردد.

الماس در صنعت الکترونیک

به گفته جیمز باتلر (J.Butler)، یکى از شیمی دانان محقق در آزمایشگاه تحقیقات نیروى دریایى ایالات متحده ، به لحاظ تاریخى سه مشکل عمده سر راه استفاده از الماس های طبیعى در کاربردهاى الکترونیکى وجود داشته است الماس های طبیعى همیشه به شکل بازدارنده‌اى براى استفاده همه جانبه گران بوده‌اند و یافتن سنگ های بزرگ با خلوص کافى نیز بسیار دشوار است. علاوه بر این هیچ دو سنگى دقیقاً شبیه هم نیستند و خواص منحصر به فرد در هر یک مى‌تواند مشکلاتى را در مدارهاى الکترونیکى به بار آورد. نوع الماس یعنى سنگ های نوع n و p براى هدایت الکترونیکى بوده است.
در دستگاههاى مجتمع باید از هر دو نوع الماس نیمه رساناى n و p استفاده کرد، اما الماس های نوع n بطور طبیعى وجود ندارند و الماس های نوع p الماس آبى ، به قدرى نادرند که هیچ راه مقرون به صرفه‌اى براى استفاده از آنها پیدا نشده است. به هر حال الماس هاى مصنوعى این مشکلات را برطرف مى‌کنند. به گفته رابرت لینارس (R. Linares) ، بنیان گذار کمپانى آپولو دیاموند براى مثال مى‌توان با افزودن ناخالصى فلز برون به الماس ، نوع P یعنى الماس آبى را تولید کرد.  

بطور مشابه دانشمندان مى‌توانند با افزودن فسفر به الماس هاى بى رنگ ، الماس نوع n را نیز تولید کنند. ما براى استفاده از الماس به نوع نیمه رسانا در دستگاه هاى الکترونیکى پرقدرت نیاز به ترکیبى لایه‌اى از این دو نوع الماس داریم. علاوه بر این با توجه به اینکه الماس های بى‌رنگ خالص در عمل بیشتر از آنکه رسانا باشند عایق هستند، مى‌توان لایه‌هایى از آنها را به این ترکیب افزود. Diamond
امروزه نیم رساناهاى بسیارى مثل سیلیکون در گستره وسیعى از دستگاه هاى الکترونیکى بکار مى‌روند. اما الماس با توجه به دامنه تغییرات حرارتى و سرعت فوق العاده بیشترش ، تنها در مقایسه با خلاء است که عنوان دومین نیم رساناى برتر جهان را به خود اختصاص مى‌دهد. الماس با داشتن چنین ویژگی هایى و به خصوص امروز که آزمایشگاه قادر به تولید سنگ های خالص و ناخالص کنترل شده‌اند، مى‌تواند پایه گذار انواع سراسر نوینى از دستگاههاى الکترونیکى پرقدرت باشد. با اینکه استفاده از الماس در صنایع الکترونیک به چند دهه دیگر واگذار شده است، اما به اعتقاد لینارس این سنگ قیمتى صنایع نیم رسانا سازى را به کلى دگرگون خواهد کرد.

این انگشتر زیبا از ۱۵۰ قیراط الماس توسط جواهرسازان سوئیسی ساخته شده و قیمتی معادل ۷۰ میلیون دلار برای آن در نظر گرفته شده است.

ساختار مکعبی الماس. الماس Diamond

  • الماس در بین جامدات در دمای ۲۵ درجه بالاترین رسانایی گرمایی را دارد. (هدایت گرمایی آن ۵ برابر مس است)
  • الماس مادهٔ نوری ایده‌آلی است که توانایی انتقال طیف نوری فروسرخ تا فرابنفش را دارا است.
  • شاخص بازتابش بسیار بالایی دارد.
  • خواص نیمه‌رسانایی قابل توجهی دارد. شکست الکتریکی آن بطور متوسط ۵۰ برابر نیمه‌رساناهای متداول است.
  • در برابر تابش نوترونی به‌شدت مقاوم است.
  • سخت‌ترین مادهٔ شناخته شده‌است.
  • در مجاورت هوا روانی طبیعی فوق‌العاده‌ای دارد (مانند تفلون)
  • استحکام و صلبیت بسیار بالایی دارد.

با وجود این خواص منحصربه‌فرد، قیمت بالای آن جلوی کاربرد گستردهٔ آن را می‌گیرد و دانشمندان به دنبال پیدا کردن روش‌های تازه برای سنتز آن هستند.

تولید الماس

الماس بطور طبیعی تحت فشارهای زیاد اعماق زمین و در زمانی طولانی شکل می‌گیرد. اما در آزمایشگاه می‌توان به کمک دو فرآیند مجزا در زمانی بسیار کوتاهتر الماس تولید کرد. فرآیند فشار بالا _ دما بالا (HP HT) اساساً تقلیدی است از فرآیند طبیعی شکل گیری الماس در حالی که فرآیند رسوب گیری بخار شیمیایی (CVD) دقیقاً خلاف آن عمل می‌کند. در واقع CVD بجای وارد کردن فشار به کربن برای تولید الماس با آزاد گذاشتن اتمهای کربن به آنها اجازه می‌دهد با ملحق شدن به یکدیگر به شکل الماس در آیند.

این دو تکنیک برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ کشف شدند. به گفته باتلر که هفده سال روی تولید الماس با استفاده از تکنیک cvh کار کرده‌است «از آنجا که پیشگامان تولید الماس بدون فشار بالا در دهه ۱۹۵۰ با تمسخر سایرین از میدان به در شدند. تکنولوژی CVD هنوز دوران کودکی‌اش را سپری می‌کند.» هر دو فرآیند قادرند با سرعتی خیره کننده الماسهایی با کیفیت جواهر تولید کنند، اما در نهایت این فرآیند CVD است که بخاطر کنترل ساده ناخالصی و اندازه محصول برای تکنولوژی‌های الکترونیکی مناسب‌ترین خواهد بود.

فرآیند CVD با قرار دادن ذره بسیار کوچکی از الماس در خلأ آغاز می‌شود. سپس گازهای هیدروژن و متان به محفظه خلأ جریان می‌یابند. در ادامه پلاسمای تشکیل شده باعث شکافته شدن هیدروژن به هیدروژن اتمی می‌شود که با متان واکنش می‌دهد تا رادیکال متیل و اتمهای هیدروژن بوجود آیند. رادیکال متیل نیز به ذره الماس می‌چسبد تا الماس بزرگ شود. رشد الماس در تکنیک CVD، فرآیندی خطی است، بنابراین تنها عوامل محدودکننده اندازه محصول در این روش بزرگی ذره ابتدایی و زمان قرار دادن آن در دستگاه است.

به گفته دیوید هلیر (D. Hellier)، رئیس بخش بازاریابی کمپانی ژمسیس، «فرآیند HP HT نیز با ذره کوچکی از الماس آغاز می‌شود. هر ذره الماس در محفظه‌های رشدی به اندازه یک ماشین رختشویی، تحت دما و فشار بسیار بالا درون محلولی از گرانیت و کاتالیزوری فلزی غوطه‌ور می‌شود. در ادامه تحت شرایط کاملاً کنترل شده‌ای این الماس کوچک به تقلید از فرآیند طبیعی، مولکول به مولکول و لایه به لایه شروع به رشد می‌کند.»

گر چه جنرال الکتریک در تولید الماس‌ها به این روش پیشگام است و الماس‌های ساخته شده با تکنیک HP HT را برای مصارف صنعتی به بازار عرضه می‌کرد اما تا پیش از آنکه کمپانی ژمسیس با ساده سازی این فرآیند امکان تولید نمونه‌هایی با کیفیت جواهر را فراهم کند، هرگز آن الماس‌ها به عنوان سنگهای قیمتی به فروش نرسیده بودند.

در واقع الماس‌های زینتی مصنوعی بخش کوچک و در عین حال پر سودی از صنعت الماس را تشکیل می‌دهند. این الماسهای رنگی که در مقایسه با همتاهای بی‌رنگ شان فوق العاده کمیاب و در نتیجه بسیار گرانبها ترند با توجه به نوع ناخالصیها در رنگهای گوناگون از سرخ و صورتی گرفته تا آبی، سبز و حتا زرد روشن و نارنجی تولید می‌شوند. در واقع این الماسها می‌توانند چنان کیفیت بالایی داشته باشند که حتی ماشینهای ساخته شده برای تشخیص سنگهای مصنوعی از طبیعی در تفکیکشان از یکدیگر دچار مشکل شوند، همانطور که امروزه برخی از بزرگ‌ترین الماس فروشان در صنعت نیز به زحمت از پس آن بر می‌آیند.

شباهت فوق العاده نمونه‌های مصنوعی و طبیعی باعث شده‌است تا تاجران الماس برای تشخیص الماسهای رنگی مصنوعی از سنگهای طبیعی دست به دامن آزمایشگاه‌های الماس بلژیک و دیگر نقاطی شوند که بطور سنتی عهده دار تجزیه و تحلیل و تأیید الماسها از نظر بزرگی قیراط، رنگ و شفافیت هستند.

انواع الماس

  • الماس طبیعی

هنوز اساساً تنها منبع جواهرات بوده و بالاترین بها را دارد.

  • الماس سنتزی فشار بالا

سهم گسترده‌ای از بازار صنعت را به خود اختصاص داده‌است. به عنوان ساینده و ابزار برشی و ماشینکاری به کار می‌رود.

  • الماس سی‌وی‌دی (CVD)

پتانسیل‌های زیادی برای کاربرد در صنعت دارد ولی هنوز بصورت آزمایشگاهی تولید می‌شود.

  • کربن شبه-الماس (DLC)

اخیراً تولید شده اما دارای کاربردهایی در زمینهٔ ابزار نوری دقیق است.

ناخالصی‌ها 

نمودار فازی کربن

خواص الماس شدیداً به ناخالصی‌ها وابسته‌است. حتی وجود مقادیر جزئی ناخالصی مانند نیتروژن می‌تواند خواص آن را بسیار تغییر دهد. الماس Diamond

انواع ناخالصی‌ها 

الماس چه به صورت سنتزی و چه به صورت طبیعی هرگز به شکل کاملاً خالص نیست. این ناخالصی‌ها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

  • ناخالصی‌های شبکه

این نوع ناخالصی‌ها در شبکهٔ الماس به جای یکی از اتم‌های کربن قرار می‌گیرند و با اتم‌های مجاور تشکیل شیوند می‌دهند.

  • آخال

این ناخالصی‌ها ذرات مجزایی هستند که شبکه را برهم زده و بخشی از آن نمی‌شوند. این ناخالصی‌ها معمولاً سیلیکات‌های آلومینیوم، سیلیکات‌های منیزیم و یا سیلیکات‌های کلسیم هستند.

دو ناخالصی مهم در الماس نیتروژن و بور هستند. این دو عنصر همسایه‌های کربن در جدول تناوبی بوده و به علت داشتن شعاع اتمی کوچک و متناسب، به خوبی در شبکهٔ کریستالی الماس جایگزین می‌شوند.

الماس‌های خونین  الماس Diamond

 تجارت «الماس‌های خونین» در جنگ داخلی سیرالئون توسط گروه‌های شورشی برای خرید سلاح به منظور ادامه جنگ، به بهای جان صدها هزار نفر تمام شد.[۱]

 «الماس‌های خونین» اصطلاحی است در رابطه با تجارت الماس که به آن دسته از الماس‌هایی که در مناطق جنگی و در اردوگاه‌های کار اجباری استخراج و به فروش می‌رسند، گفته می‌شود. سود حاصل از فروش این الماس‌ها توسط جنگ‌سالاران معمولا برای تامین نیازهای مالی گروه‌های شورشی و به منظور خرید اسلحه و تامین نیاز تسلیحاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.[۲]

پانویس

  1.  متهم «الماس‌های خونین» در دادگاه جنایات جنگی لاهه
  2.  Diamonds Move From Blood to Sweat and Tears, The New York TImes

 

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

حکاکی

انگشتر دُر دنریت (دریایی) از عجایب خلقت ...

گردنبند دُر دنریت