분야
hwp2.합성의 최적조건
3.다이아몬드의 합성
4.다이아몬드의 응용
다이아몬드는 순수 한 탄소(C)가 고온 고압에서 특정한 형태로 결정화 된 광물이다. 흑연도 탄소(C)로 이루어진 광물이지만 이들이 서로 다른 점은 이것들은 동일한 화학성분이지만 결정형태가 다르다.
결정형태에 따라 다이아몬드 또는 흑연이 되는 것이다. 바로 이 결정구조 때문에 흑연과 다이아몬드로 가려지기 때문에 합성 다이아몬드를 만들려면 탄소에 적절한 압력과 온도를 가하면 다이아몬드의 결정구조를 얻어낼 수 있고, 이렇게 해서 얻어진 것이 바로 합성다이아몬드이다. 합성 다이아몬드와 천연 다이아몬드는 그것들이 얻어지는 과정이 다를 뿐, 물리적 화학적 성질에 있어서는 같다.
합성의 최적조건
일반적으로는 다이아몬드 합성의 구동력이 큰 조건(높은 온도와 압력)에서는 불순물의 량이 늘어난다. 다이아몬드 합성에서 양질의 굵은 다이아몬드 입자를 얻기 위해서는 입장성장의 속도를 높이는 문제와 불순물의 함량을 줄이는 문제 사이에서 다이아몬드 합성의 초적조건이 결정된다. 다이아몬드의 공업적 합성에서 불순물의 함량을 줄이는 것이 중요한 이유는 다이아몬드 내에 함유된 불순물이 그 다이아몬드가 사용되는 조건에 따라서 심각한 영향을 미치기 때문이다.
예를 들어 용매금속의 탄화물 입자가 들어있는 다이아몬드를 고온의 열이 발생하는 용도에 사용하는 경우 다이아몬드와 게재물간의 열팽창계수의 차이로 인해 균열이 발생하여 다이아몬드결정이 파손되므로 그 성능을 발휘 못할 수 있기 때문에 이러한 불순물의 양은 다이아몬드의 특성발현이다
다이아몬드의 합성
다이아몬드를 합성하려는 시도는 수백년전 부터 있었다 1770년대 초 프랑스의 과학자
Antoine-Laurent Lavoisier는 다이아몬드는 일상생활에 흔히 볼수있는 탄소의 결정체임을 입증하였고 그후에 많은 과학자 들은 흑연상태의 탄소원자는 2차원 형태의 육각평면이 차례로 층을 이루고 각각의 탄소는 다른 3개의 탄소원자 와 평면에서 결합하여 력에 쉽게 미끄러지는 물질임을 발견 하였다 그러나 다이아몬드는 탄소원자가 3차원으로 이루어지고 각각의 탄소는 다른4개의 탄소원자와 결합하여 가장 단단한 물질을 형성함을 알았다 과학자들은 탄화물질의 원자성분을 조작 할수 있다면 다이아몬드를 실험적으로 만들 수 있으리라 생각했으며 이러한 변화는 고온고압에 의해서 가능하리라 각하였으나 정확한 공정은 1800-1900년대까지 많은 과학자에게 미완의 과제였다 몇몇 과학자들은 실험실에서 다이아몬드를 합성했다고 믿었으나 나중에 그들의 실험은 재연되지 않는다는 것만을 알게 되었다
1880년스코트랜드의 James Hannay는 탄화수소 뼈기름 과 리튬의 혼합물을 밀폐된 철제 튜브안에서 적열 상태까지 가열했을때 다이아몬드가 만들어 졌다고 확신하였으며 12년후 프랑스 과학자 Henri Moisson 은탄소와 금속을 특수 전기로 에서 백열 상태까지 아주 높은온도로 가열을 한후 물이나 용해된 납에 처리를 했을 때 다이아몬드가 만들어졌다고 믿었다 이러한 과학자들의 주장에 대해서 후에 그들의 실험을 연구한 아일랜드의Sir Charles Algernon Parsons는 그 자신의 실험을 포함하여 어느 누구도 결코 다이아몬드를 합성할 수 없었음을 결론지었다.
