Diamanto
Diamanto estas unu el la naturaj alotropoj de karbono; la ĉefa alotropo estas grafito. Ĝi estas gemo, uzata por juveloj.
Ecoj
Diamanto estas travidebla, optike izotropa kristalo kun refrakta indico de 2,417, alta varianco de 0,044, kaj specifa pezo de 3,52, dureco laŭ Mohs-skalo de 10.
Malmoleco kaj kristala strukturo
Iam sciata kiel neceda, diamanto estas la plej malmola sciata nature okazanta materialo, poentanta 10 je la malnova dureca skalo de Mohs. La materialo bora nitrido, kiam en formo strukture identa al diamanto, estas preskaŭ tiel dura kiel diamanto; nune hipoteza materialo, beta karbonnitrido, eble ankaŭ estas tiel dura aŭ pli dura en unu formo. La nomo de la diamanto derivas de la greka adamas, "nemalsovaĝigebla" aŭ "nevenkebla" aludanta al ĝia dureco.
Diamantoj tipe kristalizas en la kuba kristala sistemo kaj konsistas de kavaredre ligitaj atomoj. Dua formo nomita lonsdalito* kun sesangula simetrio troviĝas. La loka medio de ĉiu atomo estas identa en la du strukturoj. Kubaj diamantoj havas perfektan okedran fendiĝon, kiu signifas ke ili havas kvar fendiĝajn ebenaĵojn. Diamantoj plej ofte estas eŭedraj* (rondita aŭ havantaj bonajn edrojn) okedroj kaj ĝemeliĝaj okedroj. Aliaj formoj inkludas dekduedrojn kaj kubojn. Diamantoj ofte troviĝas kun mantelo de "nifo"*, gum-simila haŭto. Iliaj rompiĝoj estas ŝtup-similaj, konkoidaj, aŭ neregulaj.
Optikaj ecoj
La glaceo de diamantoj priskribiĝas kiel diamanta. Diamantoj montrigas fluoresko de variaj koloroj sub longonda ultraviola lumo, sed ĝenerale estas blu-blanka, flaveta, aŭ verdeta sub iksradioj. Diamantoj havas sorban spektrumon konsistanatan de fajna linio en la violo ĉe 415,5 nm. Koloraj ŝtonoj montras pliajn bendojn. Brunaj diamantoj montras bendon en la verdo ĉe 504 nm, kelkfoje akompanata de du aldonaj malfortaj bendoj anakŭ en la verdo.
Elektraj ecoj
Krom la plejmulto de naturaj bluaj diamantoj kaj speciale faritaj artefaritaj diamantoj kiuj estas semikonduktaĵoj, la plejmulto de diamantoj estas izolaĵoj, sed malsame de la plejmulto de izolaĵoj, ĝi estas bona konduktanto de varmo pro la forta ligado inter molekuloj. Speciale purigitaj artefaritaj diamantoj havas la plej altan termikan konduktivecon (20-25 W/cmK, kvinoble kupro) de iu ajn solidaĵo ĉe ĉambra temperaturo. Multaj bluaj diamantoj entenas borajn atomojn, kiu anstatŭas karbonajn atomojn en la kristala matrikso, kaj ankaŭ havas altan termikan konduktivecon. Naturaj bluaj diamantoj lastatempe akiritaj de la minejo Argyle en Aŭstralio ŝuldas sian koloron al troabundo de hidrogenaj atomoj; tiuj ĉi diamantoj ne estas semikonduktaĵoj.
Termikaj ecoj
Ĉar diamantoj havas tiel altan termikan konduktivecon, ili jam estas uzitaj de semikonduktaĵaj fabrikantoj por malebligi supervarmigado de silicio kaj aliaj semikondukaĵoj. Naturaj bluaj diamantoj entenantaj boron kaj sintezaj diamantoj dopitaj kun boro estas p-tipaj semikonduktaĵoj. Se n-tipa semikonduktaĵo povas esti sintezita, elektronikaj cirkvitoj povos esti manufakturitaj el diamanto. Ĉirkaŭmonda esploro progresas, kun okaza sukceso raportita, sed nenio definativa. Dum 2002 raportiĝis en la ĵurnalo Nature ke esploristoj sukcesis deponi maldikan diamantan filmon sur diamanta surfaco, kiu estas grava paŝo al manufakturado de diamanta floko. Dum 2003 raportiĝis ke NTT disvolvis diamantan semikonduktaĵan aparaton.
Konsisto kaj koloro
Diamantoj el Tipo I havas nitrogenaj atomoj kiel la ĉefa malpuraĵo. Se la atomoj estas en grapoloj, ili ne efikas la koloro de la diamanto (Tipo Ia). Se ili disiĝas tra la kristalo, ili donas al la ŝtono flavan kolornuancon (Tipo IIb), la Kaba serio. Tipe, natura diamanta kristalo entenas kaj Tipo Ia-an kaj Tipo Ib-an materialon. Sintezaj diamantoj kiuj entenas nitrogenon estas Tipo Ib.
Diamantoj el Tipo II ne havas nitrogenaj malpuraĵoj. Malofte, ili entenas neniajn aliajn malpuraĵojn: tiuj ĉi estas Tipo IIa, kaj koloriĝas ruĝeta, ruĝa, aŭ bruna per strukturaj anomalioj leviĝanta per plasta deformiĝo. Tiuj el Tipo IIb estas la naturaj bluaj diamantoj, kiuj entenas disan boron en la kristala matrikso.
Diamantoj okazas en variaĵo de koloroj: ŝtala, blanka, blua, flava, oranĝa, ruĝa, verda, ruĝeta, bruna, kaj nigra. Koloraj diamantoj entenas malpuraĵojn aŭ molekulajn difektojn kiuj kaŭzas kolorado, dum puraj diamantoj estas ĉiam travideblaj kaj senkoloraj.
Dum la malfrua 18-a jarcento, diamantoj montriĝis fariĝi de karbono per ja multekosta eksperimento de ekbruligo de diamanto (per brula glaso en oksigena atmosfero kaj per montrado ke gaso de karbonata acido (karbona duoksido) produktiĝis de la brulado. La fakto ke diamantoj estas bruleblaj postulas pluan ekzaminadon, ĉar ĝi rilatas al interesiga fakto pri diamantoj. Diamantoj estas karbonaj kristaloj, kiuj formiĝis profunde en la Tero ĉe alta temperaturo kaj ekstrema premo. Ĉe surfaca aera premo (unu `atmosfero), diamantoj ne estas tiel stabila kiel grafito, kaj tiel la diseriĝo de diamantoj estas termodinamike favora. Do spite al la reklama kampanjo de De Beers, diamantoj certe ne daŭras por ĉiam. Tamen, pro la tre alta bariero de kinetika energio, diamantoj estas metastabilaj; ili ne diseriĝos al grafiton ĉe normaj kondiĉoj.
La diamanta industrio
Pro sia alta varianco kaj nesuperita dureco, diamantoj jam longe altestimiĝis kiel ero de juvelaro. Granda komerco en gem-rangaj diamantoj ekzistas, plejparte regata de firmao De Beers kiu estas uzinta ĝian monopolon por manipuli prezojn. Unufoje, pensiĝis ke pli ol 80% da la krudaj diamnatoj de la mondo pasis tra la Diamond Trading Company (Diamante Komerca Firmao) posedita de De Beers en Londono, sed la aktuala nombro estas ĉirkaŭ 60%.
Diamantoj taksiĝas laŭ tranĉiĝo, klareco, koloro, kaj karato. Kaj krudaj kaj tranĉitaj diamantoj estas gradigitaj kaj apartigitaj surbaze de tiuj ĉi kvar karakteraĵoj ĉe nombro de forte garditaj gradigaj centroj, tiel kiel DTC.
Tranĉado
La historio de diamanta tranĉado povas esti spurita al la posta Mezepoko, antaŭ kiam diamantoj ĝuiĝis en sia natura okedra stato. La unuaj "pliboniĝoj" de la dezajno de naturo temis pri polurado de kristalaj facoj - tio ĉi vokiĝis pinta tranĉaĵo*. Pli poste, iom malpli ol duono de la kristalo kutime forsegiĝis, tiel kreante la tablan tranĉaĵon*. Ambaŭ fruaj tranĉaĵoj ne rivelus tion kio nun altestimiĝas, ĝia dispersado aŭ fajro. Tiutempe, diamantoj valoriĝis pro siaj brila glaceo kaj supera dureco; tablotranĉa diamanto aspektis nigra, kiaj ili ja aperas en pentraĵoj de tiu erao.
Post 1676 la roza tranĉaĵo* ekuziĝis de malaltlandaj tranĉistoj: tiu ĉi estis la unua vere mult-faceta tranĉaĵo kun supren da 16 facetoj. Verŝajne, la roza tranĉaĵo adoptiĝis de Hindio, ĉar multaj historiaj hindaj diamantoj fariĝis tiele (kvankam malpli simetre, ĉar hindaj tranĉistoj penis minimizi rubaĵon).
Malprecize je 1900, la disvolviĝo de diamantaj segiloj kaj bonaj juvelaj torniloj ebligis la disvolvo de modernaj diamantaj tranĉaĵoj, ĉefa inter ili la ronde brilianta tranĉaĵo. En 1919, Marcel Tolkowsky analizis tiun ĉi tranĉaĵon. Liaj kalkuloj konsideris kaj brilecon (la kvanto de respegulita lumo), kaj fajron, tiel kreante delikatan ekvilibron inter ambaŭ. Liaj geometriaj kalkuloj troviĝas en lia libro, Diamond Designs (Diamantaj Dezajnoj).
La moderna ronda brilianto konsistas de 58 facetoj (aŭ 57 se la kuleto ekskludiĝas); 33 sur la krono* (la supra duono super la mezo aŭ talizono* de la ŝtono) kaj 25 sur la paviliono* (la malsupra duono sub la talizono). Dum lastatempaj jardekoj, plej multaj talizonoj estas facetitaj. Multaj talizonoj havas 32, 64, 80, aŭ 96 facetoj; tiuj ĉi facetoj nombriĝas en la tuto. Dum la faceta nombro estas norma, la efektivaj proporcioj (krona alteco kaj angulo, paviliona profundeco, k.t.p.) ne universale konsentiĝas. Oni povas paroli pri la Usona tranĉaĵo aŭ la Skandinavia Normo (Scan. D.N.) por doni nur du ekzemploj.
Eĉ kun modernaj teknikoj, la tranĉado kaj polurado de diamanta kristalo ĉiam rezultigas draman perdon de pezo; malofte ĝi estas malpli ol 50%. La ronde brilianta tranĉaĵo preferiĝas kiam la kristalo estas okedra, ĉar ofte du ŝtonoj povas tranĉiĝi de unu tia kristalo. Strange formitaj kristaloj tiel kiel makeloj* tre verŝajne tranĉiĝas en ellaborita tranĉaĵo* — tio estas tranĉajo alia ol la ronda brilianto — al kiu la aparta kristala formo utilas.
Popularaj ellaboritaj tranĉaĵoj inkludas la panetan* (ortangula rando), markizinan* aŭ boatetan*, princinan*(kun kvadratan randon), koran*, brioletan* (formo de la roza tranĉaĵo) kaj la piran* aŭ glutetan* tranĉaĵojn. Parole ĝenerale, tiuj ĉi "ellaboritaj tranĉaĵoj"* ne teniĝas al la samaj striktaj normoj kiel la Tolkowski-derivitaj rondaj briliantoj. Tranĉaĵoj estas influitaj de modo; panetoj - kiuj emfazas la glaceon de diamanto kaj malemfazas ĝian fajron - furoris dum la periodo de Art Deco-o, kvankam la princina tranĉaĵo - kiu emfazas la fajron de diamanto anstataŭ ĝia glaceo - nune iĝas pli populara. La princina tranĉaĵo estas ankaŭ populara inter tranĉistoj: inter ĉiuj tranĉaĵoj, ĝi malŝparas plej malmulton de la orininala kristalo.
Dum la 1970-aj jaroj, Bruce Harding disvolvis alian matematikan modelon por juvela konstrukcio. De tiam, kelkaj grupoj estas uzintaj komputilajn modelojn (ekz MSU, OctoNus, GIA, kaj folds.net) kaj specialigitajn skopojn konstrukcii diamantaj tranĉaĵoj.
Dum la 1990-oj Israelaj interesuloj akiris proksimume 20% de la diamanta komerco, aĉetante diamantojn de Rusio kaj de minejoj en Afriko ne regataJ de deBeers. DeBeers nun komercas nur en diamantoj de iliaj propraj minejoj. Maĵora diamanta tranĉa industrio plenkreskiĝas en Gujarata Stato, Hindio kie 90% da mondaj diamantoj (kiel mezuritaj laŭ la nombro de diamantoj) estas tranĉitaj de laboristaro de 800 000. Malgrandaj diamantoj antaŭe ne tranĉindaj estas tranĉataj en Hindio malferme al nova merkata segmento por malgrandaj diamantoj.
Klareco
Klareco estas mezuro de internaj strukturaj malperfektaĵoj nomitaj "inkludoj". Gradoj de klareco uzitaj de la Juvela Instituto de Usono estas:
- FL - sendifekta laŭ tio ke neniu inkludo estas videbla sub dekobla pligrandigo.
- IF - interne sendifekta kun neniu inkludo videbla sub 10 obla pligrandigo, nur malgrandaj makuloj.
- VVS1 kaj VVS2 - tre tre malgrandaj inkludoj kiuj estas malfacile videbla sub 10 obla pligrandigo. VVS1 estas pli bona ol VVS2.
- VS1 kaj VS2 - tre malgrandaj inkludoj kiuj estas videblaj sub pligrandigo sed nevideblaj al la senpera okulo.
- SI1 kaj SI2 - malgrandaj inkludoj estas videblaj al la senpera okulo, se oni scias kie rigardi. "SI3" estas neoficiala grado iam uzitaj en la industio.
- I1, I2, kaj I3 - malperfekta kun inkludoj videblaj al la senpera okulo. Por I#, la inkludoj efikas la brileco de la diamanto kaj estas grandaj kaj evidentaj.
Preter la terminoj por klareca gradado, aliaj konsideroj inkludas la tipon, grandecon, kaj lokon de la inkludoj. Inkludoj apud aŭ sur la surfaco povas malfortikigi la diamanto strukture. Depende de kie en la tranĉita daimanto okazas la inkludo kaj kiel ĝi estas uzata, eblus malkaŝi la inkludon malantau la muntumo. Klareco povas esti "plialtigita" per plenado de la frakturo tre simile al la traktado de rompiĝo en aŭta ventŝirmilo. Tiaj diamantoj iam nomiĝas "frakturplenitaj diamantoj".
Koloro
La Juvela Instituto de Usono uzas la leterojn de "D" ĝis "Z" kiel skalon de koloro kie "D" estas senkolora kaj "Z" estas flava.
- senkolora: D,E,F
- proksime senkolora: G,H,I,J
- pale flava: K,L,M
- tre flaveta: N,O,P,Q,R
- flaveta: S,T,U,V,W,X,Y,Z
Senkoloraj diamantoj prezumiĝas pli alte ol flavaj diamantoj. Diamantoj de aliaj koloroj eble prezumiĝas pli alte ol flavaj diamantoj kaj gradigiĝas "Z+". Ekstravagance koloraj diamantoj kiel la profunde blua Hope-diamanto estas aparte valora.
80% da diamantoj produktitaj estas pli malbone kvalitaj diamantoj kiuj uziĝas kiel industriaj diamantoj, kie ilia ekstrema dureco estas utila por tranĉado kaj ŝlifado de alie maltrakteblaj materialoj (inkludantaj aliajn diamantojn). Lastatempe gas-faze deponadaj procezoj elpensiĝis kiuj allasas maldikajn diamantajn filmojn kreskiĝi sur iaj surfacoj, rezulte en multa pliiĝado de la daŭrivo de iaj maŝinaj iloj.
Ercejoj
Historie diamantoj troviĝis en aluviaj deponaĵoj en suda Hindio, kiuj nun elĉerpiĝis. Plej multaj diamantaj deponaĵoj estas en Afriko, notinde en Sud-Afriko, Namibio, Bocvano, la Respubliko Kongo, kaj Siera-Leono. Militaj grupoj en iuj el tiuj landoj ekregis la diamantajn minojn, uzante la konfliktajn diamantojn financi siajn operacojn.
Ankaŭ estas komercaj deponaĵoj en la Nordokcidentaj Teritorioj, Kanado, en la Rusia Arkto, Brazilo, kaj en Norda kaj Okcidenta Aŭstralio. Foje diamantoj troviĝis en la glaĉeraj deponaĵoj en Viskonsino kaj Indianao. La Viskonsinaj trovoj povas eksplikiĝi per lastatempaj Kanadaj eltrovoj, sed la diamantoj trovitaj en Indianio devis veni de gisnun neeltrovitaj fontoj en Kebekio ĉar la movado de la glacio estis de la nordoriento al la sudokcidento. Etaj nanometre grandaj diamantoj, ofte nomitaj nanodiamantoj, ankaŭ troviĝas kiel antaŭ sunaj grajnoj en primativaj meteorŝtonoj.
Diamantoj estis unue produktitaj artefare sur 16-a de februaro, 1953 en Stokholmo, Svedio de la projekto QUINTUS de ASEA, la maĵora elektre manufaktura firmao de Svedio per uzado de grandega aparato planita de Baltzar Von Platen. Premo taksita je 83.000 atmosferoj estis konservata dum horo. Kelkaj malgrandaj kristaloj estis produktitaj. La malkovro estis konservata sekreta.
Dum grandaj diamantoj estas ĝis nun pli multikoste produkti artefare ol mini, malgrandaj artefaritaj diamantoj kaj speciale diamanta polvo fariĝis gravan industrion, kun General Electric antaue. Je 2003, du firmaoj planis enkonduki altkvalitaj artefaritaj diamantoj, vide nedistingebla de tiuj nature okazantaj antaŭ 2005. La tradicia diamanta industrio aprecas kontraŭrimedojn.
Urbo de maĵora graveco en la diamanta komerca interŝanĝo estas Antverpeno, Belgio. Estas taksite ke 90% da krudaj diamantoj, 50% da tranĉitaj diamantoj, kaj 40% da industriaj diamantoj de la mondo interŝanĝiĝas en Antverpeno. La industrio reprezentiĝas de la Diamanta Alta Koncilio (HRD). Antaŭ Antverpeno la havenurbo de Bruges vidis plej multan komercon, tenante sian lokon de la 13-a jarcento. Al la 15-a jarcento Bruges malpliiĝis, ĝia haveno stringis per ŝlimo.
Antverpeno estis la centro de la diamanta komerco de la 15-a jarcento gis sia venko en 1585 de la Hispana [militfloto. Amsterdamo tiam anstataŭis kiel la komerca centro pro la translokiĝo de la tranĉistoj de Antverpeno. Antverpeno refoje fariĝis la diamanta komerca centro komence de la 19-a jarcento
Artefarita diamanto
Ekde 1955 ekzistas la ebleco, artefarita produkti diamantojn per altaprema-altatemperatura procedo (HPHT – el la angla: high-pressure high-temperature). Ĉe tiu procedo, oni kunpremas grafiton en hidraŭla premilo kun premo ĝis 6 gigapaskalo kaj temperaturo de 1500 °C. Inter tiuj kondiĉoj, la termodinamike pli stabila formo de la karbono estas la diamanto. Tiu transforma procedo povas estis rapidigita per ĉeesto de katalizatoro. Analoge al diamanto, oni povas produkti ankaŭ el la heksagona modifaĵo de bornitrido kuban bornitridon (CBN) per la menciita procedo. CBN ne atingas la durecon de diamanto, kaj estas konstanta eĉ ĉe alta temperaturo kontraŭ oksigeno.
Paralele al tio, oni disvolvis la procedon pri puŝonda diamantosintezo sub grandega premo, kio aperas ankaŭ ĉe eksplodoj. Tiu komercie sukecsa vojo donas diamantan pulvoron en diversaj fajnecoj.
Alternativa ebleco por produkti artefaritan diamanton estas la tavolumo de substratoj kun helpo de kemia vapora tavoligo (CVD - angle.: chemical vapour deposition). Ĉifoje, oni alvoporigas en vakua kamero dimantan tavolon kun diko de kelkaj mikrometroj sur substratoj, kiel ekz. durmetalaj metiiloj. Elira materialo estas la gasmiksaĵo de metano kaj hidrogeno, kiam la unua funkcias kiel karbonfonto.
La substrata temperaturo devas esti sub 1000 °C, por malhelpi la transformiĝon al stabila grafito. La kreska rapideco estas kelkaj mikrometroj je horo.
Plia metodo estas kiam plasmotavolumo produktas tavolojn dikajn kelkajn mikrometrojn el t.n. diamantsimilaj karbonoj (DLC: diamond-like carbon). Tiuj tavoloj kunigas la ekstran durecon de la diamanto kaj la tre bonan glitfrotajn proprecojn de la grafito. En ĝi aperas la miksaĵo de sp2- kaj sp3-hibridizitaj karbonoj.
Simbolismo de diamantoj
Diriĝas ke la helenoj kredis ke diamantoj estas la larmoj de la dioj, la romianoj kredis, ke ili estas splitoj de falintaj steloj. Multaj longe mortaj kulturoj jam serĉas por tio dia aŭ mistika en diamantoj, tiel eksplikante ties specialaĵoj.
Eble la plej fruaj simbolaj uzoj de diamantoj estis kiel la okuloj de hinduaj di-statuoj. La diamantoj mem estis pensitaj esti donacoj de la dioj kaj tiel estis dorlotitaj. La punkto, je kiam diamantoj diiĝis ne estas konata, sed fruaj tekstoj indikas ke ili rekoniĝis en Hindio ekde almenaŭ -400
Ĉe Okcidenta kulturo, diamantoj estis tradica emblemo de sentimo kaj virto. Kvankam malofte vidita en juvelaro antaŭ la baroka periodo, fruaj ekzemploj de fianĉiĝaj juveloj enkorpiĝanta diamantojn inkludis la Nupta Krono de Blanĉo (ĉ 1370-1380) kaj la Heftlein-a broĉo de Vieno (ĉ. 1430-140), bilda peco montranta nuptan duopon.
Hodiaŭ, diamantoj uziĝas simboli eternecon kaj amon, ofte vidite ornami gefianĉiĝajn ringojn. Tiu ĉi tradicio larĝe imputiĝas al vendada kampajno de De Beers. Kvankam la firmao eble responsas por popularigado de la kutimo, aparte en landoj kie tia tradicio ne ekzistis antaŭe - plejparte en Japanio -, la diamanta gefianĉiĝa ringo povas spuriĝi al la geedziĝo de Maksimiliano la 1-a (tiama arkiduko de Aŭstrio) al Maria de Burgonjo dum 1477. Dum la ago faris multon antaŭenigi la Habsburga imperio, ĝi faris malmulton igi al la diamanta ringo larĝe renkontitan esprimon de fianĉiĝo.
La komenco de la fianĉiĝa ringo mem povas imputiĝi al la Kvara Laterana Koncilio prezidita de Inocento la 3-a dum 1215. Inocento deklaris pli longa atenda daŭro inter fianĉiĝo kaj geedziĝo; senornamaj ringoj de oro, arĝento, aŭ fero plej frue uziĝis. Juveloj estis pli ol brelokoj, ili estis gravaj kaj rekuraĝigaj simboloj al la aristokratio. Leĝoj fariĝis por konservi videblan apartigon de socia rango, certigante ke nur privilegiitoj portis pucajn juvelojn. Dum tempo pasis kaj leĝoj malstreĉiĝis, diamantoj kaj aliaj juveloj fariĝis atingebla al la meza klaso.
Famaj diamantoj
* - neologismoj aŭ novaj uzoj de ekzistantaj vortoj
