Tā izcelsme ir sarkano zvaigžņu milžu dzīlēs, ir daļa no vitāli svarīgajiem taukiem, aminoskābēm un ogļhidrātiem, var veidot miljoniem savienojumu ar dažādiem ķīmiskiem elementiem un, atkarībā no struktūras, tam ir pilnīgi atšķirīgas mehāniskās īpašības. Mīkstais un trauslais zīmuļa kāts un cietākais minerāldimants ir izgatavoti no viena un tā paša būvmateriāla – oglekļa. Kas padara dimantu tik unikālu? Kur tas tiek izmantots? Kāda ir tā vērtība?
Neiznīcināms siltuma vadītājs
Tulkojumā no sengrieķu valodas vārds "dimants" nozīmē "neiznīcināms". Jau pirms senatnes laikiem cilvēki zināja šī akmens neticamo spēku. Senos laikos dimanti tika plaši tirgoti Indijā un Ēģiptē. Un šis minerāls nonāca Eiropas plašumos pēc Aleksandra Lielā agresīvajām kampaņām. Viņš atnesa akmeņus kā maģiskus artefaktus. Senie grieķi šo cietāko minerālu sauca par dievu asarām, kas nokrita zemē.
Bet akmens neuzvaramības noslēpums slēpjas,noteikti ne mistikā un ne saistībā ar garīgo pasauli. Elementa skaidrā režģa struktūra tetraedra formā un spēcīgā saite starp oglekļa atomiem nodrošina visaugstāko izturību. Tādas pašas struktūras dēļ dimants ir lielisks siltuma vadītājs. Piemēram, ja no viena dimanta gabaliņa būtu iespējams pagatavot tējkaroti, ar to nevarētu iemaisīt cukuru karstā tējā, jo jūs apdedzinātu sevi brīdī, kad karote pieskaras verdošam ūdenim.
Minerālu cietības salīdzinājums
Kā noteikt, kurš minerāls ir cietākais? Talantīgais vācu mineralogs Karls Frīdrihs Mūss ar šo jautājumu pievērsās deviņpadsmitajā gadsimtā. 1811. gadā zinātnieks ierosināja izmantot salīdzinošo skalu, lai noteiktu dažādu minerālu cietību. Tas sastāv no desmit punktiem, no kuriem katrs atbilst noteiktam minerālam. Pirmais (talks) ir mīkstākais, un pēdējais, attiecīgi, cietākais. Pārbaude tiek veikta eksperimentāli. Ja paraugu (piemēram, sudrabu) saskrāpē fluorīts, kas atrodas skalas ceturtajā rindā, bet nav bojāts ar ģipsi (skalas standarta numurs divi), tad sudraba cietība pēc Mosa skalas ir 3.
Viscietākais minerāls ir dimants. Viņš ieņem desmito vietu. Un, lai gan Mosa galds tika laists apgrozībā deviņpadsmitā gadsimta sākumā, tas joprojām ir plaši lietojams. Tomēr ir vērts atcerēties, ka šī tabula nav lineāra. Tas nozīmē, ka dimants ar numuru desmit nebūs tieši divreiz cietāks.apatīts, kas tabulā ieņem piekto vietu. Citas metodes izmanto, lai noteiktu cietības absolūto vērtību.
No karaļiem līdz strādniekiem
Ilgu laiku dimanti bija tikai juvelierizstrādājumu meistaru prerogatīva. Taču, attīstoties rūpniecībai, par šo cietāko minerālu arvien vairāk tiek pievērsta uzmanība ne tikai no ierastās estētiskās puses, bet arī no tā unikālo fizikālo īpašību viedokļa. Sākumā instrumentu ražošanā tika izmantoti dabiskie dimanti, kurus nevarēja griezt. Tie ir akmeņi, kuriem bija tādi defekti, ka juvelieri nebija iespējams novērst. Tie kļuva pazīstami kā tehniskie dimanti.
Laikam ejot, pieauga nepieciešamība pēc instrumentiem ar dimanta griešanas un urbšanas malām. Piemēram, būvniecības nozarē dimanta urbji ir ļoti pieprasīti. To priekšrocība salīdzinājumā ar kolēģiem no cieto metālu sakausējumiem ir tāda, ka, strādājot ar dimanta urbi, materiālā neveidojas mikroplaisas. Dimants viegli un tīri griež jebkuru materiālu, vai tas būtu akmens, betons vai metāls. Un mikroplaisu neesamība ir konstrukcijas izturības atslēga. Turklāt pats darba process ir daudz ātrāks, manāmi vieglāks un daudz klusāks.
Pamatojoties uz to, nav pārsteidzoši, ka saskaņā ar 2016. gada datiem Krievijā vien tiek ražoti 1200 dažādu instrumentu un iekārtu veidi, kuru galvenā darba daļa ir dimants.
Medicīnas lietojumprogrammas
Cietākais minerāls dabā ir piemērots ne tikai rupju un cietu apstrādēšķirnes. Dimants ir neaizstājams arī medicīnas instrumentos. Galu galā, jo plānāks un precīzāks ir audu griezums, jo labāk ķermenis tiek galā ar atveseļošanos. Un sarežģītām operācijām ar dzīvībai svarīgiem orgāniem griezuma platumam ir vēl lielāka nozīme.
Turklāt skalpelis ar plānu dimanta plēvi uz asmeņa paliek ass ilgu laiku.
Izredzes elektronikā
Aktīvi tiek veicināta arī dimanta integrālo shēmu izstrāde. Tajos pamatnei tiek izmantoti sīki dimanti. Ar šo metodi ražotās iekārtas ir izturīgākas pret temperatūras izmaiņām un lieliem sprieguma pārspriegumiem. Dimantus var izmantot arī datu pārraidei telekomunikācijās. Šo kristālu īpašības ļauj vienlaikus pārraidīt dažādu frekvenču signālus pa vienu un to pašu kabeli.
Viscietākais minerāls uz Zemes palīdz kosmosa izpētē
Arī dimants ir pieprasīts ķīmiskajā rūpniecībā. Agresīva vide, kas viegli bojā stiklu, dimantam absolūti nav briesmīga. Fiziķi izmanto kristālus, lai veiktu kvantu fizikas eksperimentus un kosmosa izpēti.
Izveidojot teleskopu optiku, materiālu precizitātes un uzticamības prasības kļūst kritiskas. Šeit tiek izmantots viscietākais dabiskais minerāls, kam ir izcili fizikālie un ķīmiskie parametri.
Dimantu sintezēšana
Ar tik intensīvu pieprasījumu pēccietākais vērtīgais minerāls, asi radās jautājums par tā mākslīgo sintēzi. Ņemiet vērā, ka nekādas akmeņu rezerves nespēj apmierināt arvien pieaugošo pieprasījumu. Un pēc ilgiem eksperimentiem zinātniekiem izdevās izveidot dabiskā dimanta analogu, kuram ir visas nepieciešamās īpašības. Līdz šim mākslīgo dimantu ražošana rūpnieciskām vajadzībām jau ir kļuvusi par ierastu praksi.
Šī minerāla sintezēšanai ir vairākas metodes. Pirmais ir vistuvāk tā veidošanās dabiskajā vidē. Sintēze tiek veikta, izmantojot īpaši augstu temperatūru un milzīgu spiedienu. Otrais paņēmiens ļauj iegūt dimantu no tvaika. To izmanto plēvju tehnoloģijā - kristāli tiek uzklāti kā plāna kārtiņa uz instrumentu griešanas malām. Šī metode ir īpaši pieprasīta ķirurģisko instrumentu ražošanā. Trešais rada mazu kristālu izkliedi, izmantojot detonāciju un ātru dzesēšanu.
Eksperimenti turpinājās un tika sintezēts bora nitrīds, kas ir par 20% cietāks nekā dabiskais dimants. Tomēr, lai gan šī viela ir tik maza, ka dimants tradicionāli tiek uzskatīts par cietāko minerālu.
