다이아몬드

[에 이 스]

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금강석(金剛石)이라고도 불리며 순수 천연 광물 중에서 우수한 물질(모스 경도계 10)로 코런덤(모스 경도계 9)보다 무려 90배 더 단단하다.

흑연과 함께 탄소 동소체 중 하나로 순수하게 탄소로 이루어져 있다.
열역학적으로는 흑연보다 약간 불안정한 상태이다.

천연 광물 중 가장 높은 10의 경도를 자랑하기 때문에 다이아몬드에 긁힌 흠집을 낼 수 있는 것은
같은 다이아몬드밖에 없다.
하지만 강도는 경도에 비해 낮은 편이기에 쇠망치로 내려치면 깨진다.

즉, 다이아 진위 구별에 관한 속설 중 '망치로 내려쳐도 다이아몬드는 부서지지 않는다'는 거짓이다.

반면 다이아몬드보다 훨씬 경도가 낮은
방해석[2]은 긁으면 손톱으로도 쉽게 흠집이 나지만
쇠망치로 내려치면 쪼개지며 토막나고 깨지지는 않는다.

강도와 경도는 다른 것.
비슷한 예로 유리창이 고무공에 비해서 경도는 훨씬 높지만 그 고무공을 유리창에 세게 던지면 유리창이 깨진다.

휴대폰의 강화 유리가 스크래치는 잘 안 나는데
엄청 잘 깨지는 것도 마찬가지의 경우라고 보면 된다.

또한 녹는점과 끓는점은 지구상의 물질 중에서 압도적으로 높아, 3550도에서 녹고 4827도에서 끓는 특징을 보이지만. 그에 비해 내열성은 낮은 편이라 화씨 1400~1607도(섭씨 760~875도) 사이에 완전연소, 쉽게 말해 이산화탄소가 되어 버린다.

때문에 자연 상태에서도 매우 특정한 상태에서만 생성되는데, 이 정도 적정한 온도와 높은 압력이 존재하는 곳은 대륙 지각의 아랫부분이다.

즉 시에라리온이나 인도 등의 다이아몬드 광산은 지각 하부에서 형성된 다이아몬드가 화산활동으로 인해 지표에 가까운 부분까지 끌어올려진 것(이러한 화산 구조를 킴벌라이트라고 한다.).

희귀한 데다 특유의 광택으로 인해 고대부터 귀한 보석으로 여겨졌다. 그러나 너무나 구하기 힘들고 경도 탓에 세공도 어려워서 다이아몬드를 가질 수 있던 것은 최고위층의 사람들뿐이었다.
그랬던 것이 다이아몬드 광산의 발견으로 인한 물량 증가와 세공 기술의 발달,이에 발맞춘 다이아몬드 회사의 마케팅 등으로 인해 보석의 최고 자리에 오르게 된다. 그 이전에는 보석의 색깔을 중요하게 여겨서 루비가 최고의 보석이었다.

보석으로 쓰일 만큼 질이 좋은 다이아몬드는 드물고 대부분 공업용으로 쓰이며 요즘은 유사 다이아몬드도 많이 나온다. 인조 다이아몬드는 5만 기압, 1300도 이상에서 합성되며, 인조 다이아몬드의 경우 공기 중의 질소와 섞여 노란색을 띠는 경우가 많다.

색깔 있는 다이아몬드도 종종 나오는데, 노란색과 초록색 계열은 큰 값을 받지 못하고 파란색이나 붉은색 계열이 비싸게 팔린다.
파란 다이아몬드는 '호프 다이아몬드'처럼 저주와 관련된 이야기로 유명하다.

초록색은 탄소가 빠지고
그 자리에 질소 원자 두 개가 들어간 형태,
노란색은 질소가 미량 들어간 형태, 분홍색은 탄소 원자 하나가 빠지고 그 자리에 질소 원자 하나가 들어간 형태, 파란색은 붕소가 미량 들어 있는 형태이고, 블랙 다이아몬드는 다이아몬드 내부에 흑연이나 철광석 등의 광물이 들어 있는 형태이다. 분홍색은 오스트레일리아 북부에서밖에 나오지 않는다.

오스트레일리아에서 나오는 다이아몬드는 질이 좋지 않지만 오직 오스트레일리아에서만
핑크 다이아몬드가 나오고, 핑크색이라는 이유만으로 일반 다이아몬드의 수십~수백 배의 가격을 받기도 한다.

높은 경도로 인해 훌륭한 절삭공구 재료지만, 가공할 때 발생하는 절삭열에 의한 산화작용과 함께 탄소와 친화력이 큰 철의 특성으로 인해 다이아몬드 공구가 급격히 마모되기 때문에 철계 금속을 가공할 때는 거의 사용하지 않으며 알루미늄 등의 비철금속재료, 유리 등의 비금속 재료를 절삭하는 공구재료로써 사용된다.
이외에도 자외선을 발생시키는 LED의 재료로도 쓰인다.

인공 다이아몬드를 만들기 위해 여러 방법이 시도되었는데, 그중에 쇳물 속에 탄소를 넣고 급속도로 식혀서 그 압력으로 탄소 덩어리를 압축시켜 다이아몬드를 만들고 산으로 철을 녹여 분류해 낸다는 방법을 1900년 초에 노벨 화학상 수상자 앙리 무아상이 발표한 적이 있다.

그런데 그가 죽고 나서야 진실이 밝혀졌는데,
무아상의 제자가 되지도 않는 실험에 매달리는 것을 안타까워해 몰래 다이아몬드를 구해서 넣었고 제자가 돈이 많았나 보다 그걸 몰랐던 당사자는 자신의 주장이 옳았다고 생각해 발표해 버린 것이었다.

그런데 시대가 발전함에 따라 인공 다이아몬드를 생산할 수 있는 단계까지 올라왔다.
위와 같이 탄소 압축을 통해서 만들어지는데
그 공정이 꽤나 복잡한데다가 기본이 되는 다이아몬드 웨이퍼, 즉 다이아몬드씨앗베이스가 필요하다.

공장에서 뚝딱 만드는 게 아닌 다이아를 자라게 하는 방식. 하지만 대개 이렇게 생산되는 다이아몬드는 보석의 가치는 거의 없는 편이며,
공업용으로 사용하기 위해 제작된다고 한다.

최근에는 보석급의 가치를 가진 다이아도
만들 수 있게 되었다고 한다.

다이아몬드는 열 전도율이 매우 뛰어나
구리보다 약 5배나 되고
(다이아몬드 열 전도도 K=2000, 구리는 K=402)
전도성과 내열성이 높아 인공 다이아몬드가 신소재로 많이 개발되고 있다.

실리콘을 대체하게 되면 훨씬 효율이 높고 빠른 반도체나 전자 제품 등을 만들 수 있고
그 외에도 외계 생명체 탐지, 초고감도 감지기, 인공 관절이나 통신 및 각종 부문에서 큰 발전을 이룰 수 있다.

하지만 원하는 모양과 크기대로 만들기가 어려워서 산업용 다이아몬드는 대부분 크기가 매우 작다.
만일 원하는 모양과 크기대로 산업용 다이아몬드를 만드는 기술이 생긴다면 실제 다이아몬드 광산 한두 개는 우습게 보일 정도의 고가치 기술이 될 거라고 보는 사람도 있다.

요즘은 카보나도라고 불리는 석탄과 비슷하게 생긴 검은 다이아몬드의 구조를 통해 기존의 고압, 고열 생성 방식에서 낮은 압력으로 진공 상태의 우주에서처럼 만든 후 결정체를 고온, 고압에 노출시켜 다이아몬드를 더 단단하게 만든다.

그 결과물은 천연 다이아몬드보다 훨씬 단단하다고 한다.

카보나도는 일반적인 다이아몬드의 구조와 달리 다결정 구조 덕분에 크기도 더 크고 경도도 더 강하다고 한다. 일반적인 자연에서 볼 수 없으며 남미와 중앙 아프리카에서 발견되었고 우주에서 왔다고 한다.

한 학설에 의하면 카보나도는 초신성 폭발로부터 생성되었다고 한다.
지구의 다이아몬드는 맨틀 내부에서 고압, 고온에 의해 내부 구조가 꽉 찬 구조이지만 카보나도는 우주의 진공 상태에서 뜨거운 다이아몬드가 서로 강하게 충돌하고 서로 엉겨붙어 커다란 다이아몬드를 형성하고 광물 가루가 묻어 검은색을 띈다.

압력이 없었기 때문에 다결정 구조가 될 수 있었고 그로 인해 더욱 단단해지게 되었다.
그 후엔 운석에 실려 지구에 충돌. 다이아몬드 비가 내린다

시에라리온 등에서 나오는 다이아몬드는 지역 반군의 자금줄로 쓰이며,
수많은 사람들의 피를 먹고 나오는 물건이다.
이 때문에 분쟁 지역 다이아몬드를 일컫는 '피의 다이아몬드'(블러드 다이아몬드)라는 말도 있다. 공식적으론 블러드 다이아몬드의 거래가 금지되어 있지만 아무도 안 믿는다.

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