2009. 9. 30. 일 인터넷 신문에서 …

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Diamond 파헤치기 기계공학부 200921616 김진수

Contents Diamond의 신비함 1 Diamond의 특이한 성질의 원인 2 Diamond의 생성 3 Diamond의 쓰임 4 인공 다이아몬드 5

Diamond의 신비함 • 다이아몬드? • 빛난다. • 단단하다. • 무색투명하다. • 비싸다. • 탄소덩어리? From Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/File:Brillanten.jpg

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 빛난다?! • Diamond의 광채는 • 원자의 치밀함으로 인한 고 굴절률 • 독특한 커트 방법때문 • 입사한 빛의 대부분을 전반사

Diamond의 신비함 • 빛난다?! – 전반사와 커트 전반사 : 광학적으로 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 때, 특정 임계각보다 큰 입사각으로 입사한 빛이 굴절하지 않고 100% 반사되는 현상. -> 다이아몬드는 밀한 매질 커트 : 보통 다이아몬드의 전반사를 최대한 이용하기 위하여 브릴리언트컷이 이용 사진 = max planckinstitutinformatik, by Sabine Fischer

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 빛난다?! – 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

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 빛난다?! – 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

Diamond의 신비함 • 빛난다?! – 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 max planckinstitutinformatik, by Sabine Fischer

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 단단하다! – 다른 광물에 흠집을 낼 수 있다. 광물의 단단함을 나타내는 모스경도 중에서 가장 높은 값 10을 갖는 다이아몬드 사진 = From Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Mohs_hardness

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 단단하다! – 다른 광물에 흠집을 낼 수 있다. ▲ 그라파이트(흑연)의 원자구조 ◀ Diamond의 원자구조 Diamond의 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

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 단단하다! – 자를 수 있다? 없다?

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 단단하다! - 하지만자를 수 있다! 다이아몬드는 정팔면체 결정을 이루며, 정팔면체의 각 면에 평행한 면으로 쪼개지기 쉽다. 이러한 층의 방향을 벽개면이라 한다. 사진 = Newton 2007.9. page 36

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 자를 수 있다! – 벽개면의 원리 다이아몬드를 구성하는 탄소원자의 배열을 각각 다른 각도에서 본 것 각각의 각도에서 보면 탄소원자들이 층으로 늘어서 있다. (이 각도로 자를때 가장 적은 탄소간 결합을 끊을 수 있다) 사진 = Newton 2007.9. page 36

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 무색 투명하다?! – 다이아몬드는 색을 갖기도 한다! 붕소원자가 포함 -> 블루 다이아몬드 (탄소원자 1억개 중 6개 이하의 붕소원자 포함) 질소원자가 포함 -> 핑크 다이아몬드 (미량의 탄소원자가 질소원자로 치환될때) 다이아몬드의 탄소원자에 비하여 수십~수천ppm의 다른 원소가 포함될 때 다이아몬드는 색을 스스로 색을 갖게된다.

Diamond의 특이한 성질의 원인 • 무색 투명하다?! – 다이아몬드는 색을 갖기도 한다! 질소원자가 포함 -> 그린 다이아몬드 (미량의탄소 1개당 질소 2개 치환시) 질소원자가 포함 -> 옐로우 다이아몬드 (탄소100만개당 질소 10~5500개) 다른 광물이 포함 -> 블랙 다이아몬드 (그라파이트-흑연-이나 철광석들이 포함) 사진 = Newton 2007.9. page 34 ~ 35

Diamond의 생성 • 다이아몬드의 생성 GE사와 ASEA사의 인조 다이아몬드 합성이 성공하여 다이아몬드가 생성되는 환경 조건이 밝혀지게 되었다. 다이아몬드는 지하 150~250km의 상부멘틀에서 생성된다는 것이 밝혀졌다.

Diamond의 생성 • 다이아몬드의 생성 다이아몬드는 지구 내부의 액체 속에서 때로는 녹으면서 성장한다. 다이아몬드를 절단한 후에 화학약품 처리하면 줄무늬를 볼 수 있다.

Diamond의 생성 • 다이아몬드의 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.

Diamond의 생성 • 다이아몬드의 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)

Diamond의 쓰임 • 다이아몬드 공구 모든 광물에 흠집을 낼 수 있는 (최고경도) 다이아몬드의 성질을 이용하여 다양한 연마작업에서의 날, 마찰면에 사용된다. (예 – 아스팔트 커터) 사진: http://www.shinhandia.co.kr (신한 다이아몬드 공업)

Diamond의 생성 • 정밀 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)

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

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

참고문헌 • 참고문헌 • 월간 Newton 2007.9., 뉴턴코리아, 日本 Newton Press • Newton HIGH LIGHT 완전도해 주기율표, 뉴턴코리아, 日本 Newton Press • 위키백과http://en.wikipedia.org/wiki/*(* : diamond, Ureilite, Mohs_hardnes, ETC)

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