SF / 과학 포럼
SF 작품의 가능성은 어떻게 펼쳐질 수 있을까요? 그리고 어떤 상상의 이야기가 가능할까요?
SF에 대한 가벼운 흥미거리에서부터 새로운 창작을 위한 아이디어에 이르기까지...
여기는 과학 소식이나 정보를 소개하고, SF 속의 아이디어나 이론에 대한 의견을 나누며, 상상의 꿈을 키워나가는 곳입니다.
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다이아몬드는 완벽한 존재라고 여겨집니다. 가장 단단한 물질이라고 하기도 하죠.
하지만 자연에서 발견되는 다이아몬드는 탄소의 단결정으로 구성되어 있기 때문에 약점도 있다고 합니다.
바로 '경도가 떨어진다.'라는거죠.
이상하게 생각될지도 모르지만, 다이아몬드는 생각보다 쉽게 깨어진다고 합니다. 바로 분자 결정의 틈에서 마치 편마암처럼 깨어진다는거죠.
여기에서 '슈퍼 다이아몬드'라는 것이 등장하는데... 우주에서 생성되었을 가능성이 있는 검은 다이아몬드 '카보나도'에서 힌트를 얻은 과학자들이 만들어낸 것이지요. 우주 공간처럼 매우 낮은 기압에서 증착법에 의해 만들어지는 이 다이아몬드는 매우 짧은 시간에 엄청난 크기로 성장하는데, 천연 다이아몬드처럼 단결정으로 된 것이 아니라 다결정으로 되어 있어서 경도가 50% 이상 향상된다고 합니다.
그렇다면 이 다이아몬드를 어디에 쓸까요?
우선 엄청난 압력을 주어야 하는 도구에 사용합니다. 지구 속 깊은 곳처럼 엄청난 압력을 필요로 하는 과학 실험 장비 같은데 말이죠.
이러한 실험을 하는데는 다이아몬드조차 버티지 못하기 때문에 사용하게 되었는데, 물에 수많은 세균을 두고 이렇게 압력을 가한 결과 물은 얼음이 되어 버리고 대다수 세균은 죽어버리지만, 그중 1%는 살아남았다고 합니다. 가히 놀라운 일이죠.
한편, 다이아몬드에는 무진장 강력한 장점이 있습니다. 바로 구리보다도 5배나 열전도율이 높다는거죠. 게다가 전기 전도율도 우수합니다.
이를 활용하여 다이아몬드로 웨이퍼를 만들 수가 있는데, 이렇게 만들어진 다이아몬드 웨이퍼를 사용하면 발열이 훨씬 적고도 강한 집적회로를 만들 수 있게 됩니다. 아직은 실험 단계라서 여러가지 어려운 점이 많지만, 조만간 "다이아몬드가 조약돌처럼 흔한 시대"가 올지도 모른다는 것이지요.
물론, 다이아몬드를 활용하여 더욱 튼튼한 유리를 만든다거나 하는 것도 가능하겠지요.
다이아몬드는 광학적으로 매우 우수한 물질이기도 하니까요.
이렇게 만들어진 다이아몬드가 반지 같은 장신구에 쓰일지 어떨지는 모릅니다.
만일 그렇게 된다면, 수십 캐럿 짜리 다이아몬드 반지가 엄청나게 쏟아져 나올지도 모르는 일입니다.
그렇게 되면 이른바 '블러드 다이아몬드'라는 말은 사라져 버릴지도 모릅니다.
그야말로 다이아몬드가 유리처럼 싸지는 시대가 올 수도 있으니까요.
하지만 강한 압력 속에서 오랜 시간에 걸쳐 생성되어 단결정으로 만들어지는 천연 다이아몬드의 매력이 완전히 사라지지는 않겠지요.
여담) 내셔널 지오그래픽, 네이키드 사이언스의 한 이야기에서 나온 내용입니다. 증착법에 의해 다이아몬드를 만드는 것은 알고 있었지만, '실리콘 웨이퍼를 대체할 수 있다.'라는 것은 미처 생각치 못했습니다. 열전도율의 비교가 참으로 놀랍더군요.
과거를 아는 이는 현재를 이끌어가고 미래를 알 수 있다고 합니다.
역사와 SF... 어딘지 어울리지 않을 듯 하지만, 그럼 점에서 둘은 관련된게 아닐까요?
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Dev
다이아몬드가 '경도가 떨어진다'구요?
오히려 제가 알기로는 다이아몬드는 '경도'는 높고 '강도'가 떨어지는 것으로 알고 있습니다만...
'세상에서 가장 단단한 물질'이라는 표현이 '단단한 = 튼튼한'으로 오해를 불러일으켜서 강도가 강하다고 착각하지만 실제로는 강도는 떨어지고 경도가 높은 것으로 알고 있습니다;;
Dev
음, 표도기님의 본문을 읽다가 다이아몬드의 '경도가 낮다'라는 부분은 슈퍼다이아몬드와의 비교라기 보다는 다이아몬드 자체의 경도가 낮다는 느낌이라 달게된 댓글입니다.
경도가 높아도 잘 깨어지는 상대적으로 강도가 낮은 물질들이 있고, 다이아몬드의 경우에는 강도가 낮은 편은 아니지만 상대적으로 경도가 극도로 높은 편으로 알고 있습니다. 모스경도 측정법으로는 10으로 최고수준이며 비커스 경도, 누프경도 등의 측정법으로도 최고치를 나타냅니다. 다만, 경도가 최고치라고 해서 강도가 최고치인 것은 아니고 따라서 충격총량에 대해 '깨어지는 정도'를 따졌을 때 가장 완벽하게 튼튼하지는 않은 것으로 알고 있습니다.
블랙다이아몬드가 아닌 화이트 다이아몬드라고 해도 슈퍼다이아몬드를 포함한 인공적인 복합재료를 제외한 천연물질 중에서는 가장 단단한(경도가 높은) 물질인만큼 뉘앙스 상에서 오는 오해나 정보의 차이가 있을까하여 다시 덧붙여봅니다.
탄소 웨이퍼는 사실상 포기해야 한다고 봅니다.
웨이퍼 위에는
부도체 >>>> 부도체에 가까운 반도체, 반도체, 도체에 가까운 반도체, 도체
이런 식으로 여러 공정을 통해, 전기적으로 다양한 레벨의 물질들이 있어야 하고 그중 압도적으로 많아야하는 것이 부도체입니다.
실리콘을 쓰는 이유는 흔한, 즉 값이 싸는 이유이기도 하지만,
웨이퍼를 공기중에 노출시키는 순간, 30분정도만 지나도 수십나노의 SiO2 절연층이 생깁니다.
"절연층이 필요하다면 절연층을 깔아주는 공정을 넣으면 그만입니다."
========> 그리 쉬운 문제가 아닙니다.
염을 만들어 유사 격자의 절연층을 성장시켜야 하는데,
우리가 익히아는 단순 염으로 만든 절연층과 탄소층은 서로 잘 붙지가 않습니다.
그렇다면 탄소를 oxidation하여 절연층을 만들어야 하지만,
일산화 탄소, 이산화탄소가 되면 기체로 날아갈 뿐입니다.
실리콘 웨이퍼의 장점은 이런 어려움 없이 단지 잠깐 공기중에 노출만 시켜도 된다는 겁니다.
참고로 oxidation은 최근 몇년전부터 꾸준히 연구되는 분야입니다. 아는 것 보다 모르는게 훨씬 더많은 곳이죠.
이 분야가 완벽히 분석이 된다면, 가능성은 있을지도 모릅니다.
찾아보니 다양한 경도가 있고 오히려 모스 경도는 비주류인가봐요.
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=731994&cid=42325&categoryId=42325
이것저것 따져봤을 대, 단단한 녀석은 역시나 텅스텐인 것 같습니다.
폭주_고양이
구리보다 5배 빠르게 열전도 하는 장면을 열화상 카메라로 보여주는데 입이 딱 벌어지더군요...