Кіріспе

Алмаз – көміртегінің аллотроптық түрі, онда көміртек атомдары алмаздық кубикалық тор деп аталатын кубикалық тордың белгілі бір түріне орналасқан. Бұл мөлдірден ақапалыға дейінгі кристалл және әдетте изотропты (немесе өте әлсіз қос сынуға ие). Алмаз – табиғатта кездесетін ең қатты материал. Дегенмен, маңызды құрылымдық қанықтығына байланысты, ірі алмастың беріктігі орташа деңгейде. Алмастың нақты созу беріктігі жақсы белгілі емес; алайда, 60-қа дейін қысымға төзу қабілеті байқалды, ал микро/нанометрлік сымдар немесе инелер түрінде (диаметрі ~100, ұзындығы микрометр) 90-ға дейін жете алады, бұл сәйкес максималды созу эластикалық деформациясы 9%-дан аспайды. Алмаз кесу кезінде алмаздың қаттылығының анизотропиясы ерекше назарда ұсталады. Алмаздың жоғары жарық сыну көрсеткіші (2.417) және орташа дисперсиясы (0.044) оған кесілген алмастың жарқырауын сыйлайды. Ғалымдар алмастарды кристаллдық ақаулардың сипатына қарай төрт негізгі түрге жіктемелейді. Алмаздың кристалл құрылымындағы көміртек атомдарын ығыстырып алмастыратын іздік қоспалар, және кейбір жағдайларда құрылымдық ақаулар алмастағы түрлердің кең спектрін анықтайды. Көптеген алмастар электр оқшаулағыштар және өте тиімді жылу өткізгіштер болып табылады. Көптеген басқа минералдардан айырмашылығы, алмаз кристалдарының меншікті салмағы (3.52) алмаздан алмазға өте аз өзгеріске ұшырайды.

Қаттылығы мен кристалдық құрылысы

Ежелгі гректер үшін ἀδάμας (adámas, 'тиісті, өзгермейтін, сынбайтын') деп аталатын, кейде адамант деп аталатын алмаз – табиғи түрде кездесетін ең қатты материал және минералдық қаттылықтың Мосс шкаласында 10-шы орынды иеленеді. Алмаздың өте мықты болуы оның кристалл құрылымымен байланысты, атап айтқанда, әрбір көміртек атомы төрт көршісімен ковалентті байланыста болады. Кубикалық бор нитриді (c BN) алмазға жақын қаттылыққа ие. Алмаз кейбір материалдармен, мысалы, болатпен әрекеттеседі, ал c BN мұндай материалды кесу немесе абразиялау кезінде аз тозынады. (Оның мырыш-қоспалы құрылымы алмастың кубикалық құрылымына ұқсас, бірақ атомдардың түрлері кезектесіп орналасқан.) Қазіргі уақытта гипотетикалық материал – бета көміртек нитриді (β C3N4) – кейбір формаларында алмазға тең немесе одан да қатты болуы мүмкін. Нанометрлік дәнді өлшемге ие алмаз агрегаттарының дәстүрлі үлкен алмаз кристалдарынан артық қаттылығы және беріктігі анықталды, сондықтан олар абразивті материал ретінде тиімдірек қолданылады. Табиғи алмастың беріктігі 2,0 шамасында өлшенді, бұл аквамарин (көк түсті) сияқты басқа асыл тастармен салыстырғанда жақсы көрсеткіш, бірақ көптеген инженерлік материалдармен салыстырғанда нашар. Кез келген материал сияқты, алмастың макроскопиялық геометриясы оның сынуға қарсы тұру қабілетіне әсер етеді. Алмазтың жарылу жазықтығы бар, сондықтан ол кейбір бағыттарда басқаларына қарағанда көбірек сынғыш. Алмаз кесушілер осы қасиетті кейбір тастарды кесу алдында бөлу үшін пайдаланады. Алмаздың бөлме температурасында жоғары электрлік түзілу өрісіне ие болуы да оның маңызды сипаттамаларының бірі. Осы сипаттамаларының арқасында бір кристаллды алмаз жартылай өткізгіштер үшін перспективті материал болып табылады. Кең жолақты аралық жартылай өткізгіштер үшін тиімді, өйткені ол жоғары температурада да жоғары кедергіні сақтай алады, бұл жоғары қуатты қолдану үшін маңызды. Алмаз сияқты жоғары тасымалдаушы мобильділігіне ие жартылай өткізгіштерді өнеркәсіпте пайдалану оңай, өйткені оларға жоғары кіріс кернеуі қажет емес. Жоғары түзілу кернеуі стандартты кіріс кернеулерінде кенеттен пайда болатын үлкен токты болдырмауға көмектеседі. Көптеген табиғи көк алмастар ерекшелік болып табылады және көміртек атомдарын алмастыратын бор қоспаларының арқасында жартылай өткізгіштер болып табылады. Австралиядағы Аргайл алмаз кенішінде кең таралған табиғи көк немесе көк-сұр алмастар сутегіге бай; бұл алмастар жартылай өткізгіш емес және олардың көк-сұр түсіне сутегінің жауапты екендігі әлі анықталған жоқ. 2024 жылдың қаңтарында жапондық зерттеу тобы жоғары температурада, жоғары жиілікте немесе жоғары электронды мобильділік қолдануларында кремнийге негізделген технологиядан артық сипаттамаларға ие болатын фосформен легирленген n-типі алмасты пайдаланып MOSFET құралын жасады. SiN диэлектрлік қабаттары бар FET және SC FET құрылғылары жасалды. 2004 жылдың сәуірінде Nature журналында жарияланған зерттеулер 4 градустан төмен температурада синтетикалық бормен легирленген алмастың көп көлемді суперөткізгіш екенін көрсетті.

Термиялық тұрақтылық

Егер алмасты ауада қыздырса, ол көміртек болғандықтан, тотығады және беті қараңдайды, бірақ бетін қайтадан жылтыратса қалпына келтіруге болады.