2009. 9. 30. 일 인터넷 신문에서…

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Diamond 파헤치기Diamond 파헤치기

기계공학부 200921616 김진수

Contents

Diamond 의 신비함1

Diamond 의 특이한 성질의 원인2

Diamond 의 생성3

Diamond 의 쓰임4

인공 다이아몬드5

Diamond 의 신비함

다이아몬드 ?- 빛난다 .- 단단하다 .- 무색투명하다 .- 비싸다 .- 탄소덩어리 ?

From Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/File:Brillanten.jpg

Diamond 의 특이한 성질의 원인빛난다 ?!

Diamond 의 광채는

1. 원자의 치밀함으로 인한 고 굴절률2. 독특한 커트 방법 때문3. 입사한 빛의 대부분을 전반사

Diamond 의 신비함빛난다 ?! – 전반사와 커트

전반사 : 광학적으로 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 때 ,  특정 임계각보다 큰 입사각으로 입사한 빛이 굴절하지 않고 100% 반사되는 현상 . -> 다이아몬드는 밀한 매질커트 : 보통 다이아몬드의 전반사를 최대한 이용하기 위하여 브릴리언트컷이 이용

사진 = max planck institut informatik, by Sabine Fischer

Diamond 의 특이한 성질의 원인빛난다 ?! – 전반사와 커트

다이아몬드로 입사한 빛은 전반사를 거듭하다가 다시 외부로 나가고 , 전반사를 최대한 이용하는 브릴리언트컷으로 다이아몬드는 특유의 반짝임 , 광채를 가진다 .

사진 = http://bugman123.com/Physics/Physics.html, Diamond Light Refraction & Dispersion - Mathematica 4.2

Diamond 의 특이한 성질의 원인빛난다 ?! – 전반사와 커트

따라서 다이아몬드로 입사한 빛은 전반사를 거듭하다가 다시 외부로 나간다 -> 이것이 빛남의 원인

사진 = http://bugman123.com/Physics/Physics.html, Diamond Light Refraction & Dispersion - Mathematica 4.2

Diamond 의 신비함빛난다 ?! – 전반사와 커트

따라서 다이아몬드로 입사한 빛은 전반사를 거듭하다가 다시 외부로 나간다 -> 이것이 빛남의 원인

사진 = http://bugman123.com/Physics/Physics.html, Diamond Light Refraction & Dispersion - Mathematica 4.2max planck institut informatik, by Sabine Fischer

Diamond 의 특이한 성질의 원인단단하다 ! – 다른 광물에 흠집을 낼 수 있다 .

모스경도 1 2 3 4 5

표준광물

활석 석고 방해석 형석 인회석

6 7 8 9 10

정장석 석영 토파즈 코런덤 다이아몬드

광물의 단단함을 나타내는 모스경도 중에서 가장 높은 값 10 을 갖는 다이아몬드

사진 = From Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Mohs_hardness

Diamond 의 특이한 성질의 원인단단하다 ! – 다른 광물에 흠집을 낼 수 있다 .

Diamond 의 탄소 원자들이 같은 공간에 더 치밀하게 존재한다 .다이아몬드의 밀도 = 3.5–3.53 g/cm^3.흑연의 밀도 = 2.09–2.23 g/cm^3

사진 = Newton 2007.9. page 18

▲ 그라파이트 ( 흑연 ) 의 원자구조 ◀ Diamond 의 원자구조

Diamond 의 특이한 성질의 원인단단하다 ! – 자를 수 있다 ? 없다 ?

Diamond 의 특이한 성질의 원인단단하다 ! - 하지만 자를 수 있다 !

다이아몬드는 정팔면체 결정을 이루며 , 정팔면체의 각 면에 평행한 면으로 쪼개지기 쉽다 . 이러한 층의 방향을 벽개면이라 한다 .

사진 = Newton 2007.9. page 36

Diamond 의 특이한 성질의 원인자를 수 있다 ! – 벽개면의 원리

다이아몬드를 구성하는 탄소원자의 배열을 각각 다른 각도에서 본 것각각의 각도에서 보면 탄소원자들이 층으로 늘어서 있다 .

( 이 각도로 자를때 가장 적은 탄소간 결합을 끊을 수 있다 )

사진 = Newton 2007.9. page 36

Diamond 의 특이한 성질의 원인무색 투명하다 ?! – 다이아몬드는 색을 갖기도

한다 !

질소원자가 포함-> 핑크 다이아몬드( 미량의 탄소원자가 질소원자로 치환될때 )

붕소원자가 포함-> 블루 다이아몬드( 탄소원자 1 억개 중 6 개 이하의

붕소원자 포함 )

다이아몬드의 탄소원자에 비하여 수십 ~ 수천 ppm 의 다른 원소가 포함될 때 다이아몬드는 색을 스스로 색을 갖게된다 .

Diamond 의 특이한 성질의 원인무색 투명하다 ?! – 다이아몬드는 색을 갖기도

한다 !

질소원자가 포함-> 옐로우 다이아몬드( 탄소 100 만개당 질소 10~5500 개 )

질소원자가 포함-> 그린 다이아몬드( 미량의 탄소 1 개당 질소 2 개 치환시 )

다른 광물이 포함-> 블랙 다이아몬드( 그라파이트 - 흑연 - 이나 철광석들이 포함 )

사진 = Newton 2007.9. page 34 ~ 35

Diamond 의 생성다이아몬드의 생성

GE 사와 ASEA 사의 인조 다이아몬드 합성이 성공하여 다이아몬드가 생성되는 환경 조건이 밝혀지게 되었다 .다이아몬드는 지하 150~250km 의 상부멘틀에서 생성된다는 것이 밝혀졌다 .

Diamond 의 생성다이아몬드의 생성

다이아몬드는 지구 내부의 액체 속에서 때로는 녹으면서 성장한다 .

다이아몬드를 절단한 후에 화학약품 처리하면 줄무늬를 볼 수 있다 .

Diamond 의 생성다이아몬드의 생성

다이아몬드는 맨틀 내에서 성장 한 후에 음속이 넘는 속도로 상승하는 킴벌라이트 마그마에 붙잡혀 운반되어 온다 .

만약 느린 속도로 상승하게 된다면 다이아몬드는 흑연으로 변한다고 한다 .

Diamond 의 생성다이아몬드의 생성

운석 내부에서도 다이아몬드가 존재 한다 . 운석이 지구와 충돌할 때의 열과 압력으로 인해 다이아몬드가 생성되는 것이다 .

사진 : http://www.saharamet.com/meteorites/ureilite/DaG874.html

(Sahara Meteorite Prospecting Desert expeditions and great meteorite discoveries)

Diamond 의 쓰임다이아몬드 공구

모든 광물에 흠집을 낼 수 있는 ( 최고경도 ) 다이아몬드의 성질을 이용하여다양한 연마작업에서의 날 , 마찰면에 사용된다 . ( 예 – 아스팔트 커터 )

사진 : http://www.shinhandia.co.kr ( 신한 다이아몬드 공업 )

Diamond 의 생성정밀 가공

다이아몬드의 단단함은 반도체 실리콘과 같은 정밀 가공에 있어서 중요하게 활용된다 . ( 단단함으로 인하여 끝부분의 위치가 달라지지 않기 때문 )

사진 : http://www.shinhandia.co.kr ( 신한 다이아몬드 공업 )

Diamond 의 생성미용

다이아몬드는 거의 마모되지 않기 때문에 각질 제거기와 같은 미용 용품으로도 사용된다 .

인공다이아몬드인공 다이아몬드

다이아몬드는 인공적으로 탄소에 고압 , 고열을 가함으로써 만들 수 있다 .특히 다이아몬드와 레이저를 이용하면 천연 다이아몬드보다 단단한 인공 다이아몬드를 만들 수 있다 .

참고문헌참고문헌

- 월간 Newton 2007.9., 뉴턴코리아 , 日本 Newton Press- Newton HIGH LIGHT 완전도해 주기율표 , 뉴턴코리아 , 日本 Newton

Press- 위키백과 http://en.wikipedia.org/wiki/* (* : diamond, Ureilite,

Mohs_hardnes, ETC)

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