Analysis of direct transformation from graphite to diamond crystal

Abstract

The lattice parameters of cubic diamond and rhombohedral graphite under the probable direct transformation synthesis conditions have been obtained by means of linear expansion coefficient and elastic constant. Based on the empirical electron theory in solid and molecules, the valence electron structures (VESs) of graphite and diamond, the covalent electron densities (CEDs), and the relative electron density differences (REDDs) of the diamond growth interfaces have been calculated. It has been found that the REEDs of graphite/diamond interfaces were awfully large and the CEDs were discontinuous at the first order approximation. Not any meaningful atomic state of graphite structure, which satisfied the bond length difference formula, existed on the detonation synthetic conditions. Accordingly, it was considered that the direct transformation from graphite to diamond could not come true from the perspective of VES. In addition, the mechanism of synthesis diamond by explosive detonation was discussed based on the VESs of graphite and diamond.

Визначено параметри решіток алмазу кубічного габітусу і ромбоедричної графіту в умовах ймовірного прямого перетворення з використанням коефіцієнта лінійного розширення і пружною постійною. На основі емпіричної теорії електронів в твердому тілі і молекулах було розраховано структуру валентних електронів графіту і алмазу, щільність ковалентних електронів і відносні відмінності в щільності електронів в міжфазних межах зростання алмазу. Виявлено, що відносна різниця в щільності електронів в міжфазній межі графіт/алмаз дуже велика, а щільність ковалентних електронів переривчаста при апроксимації першого порядку. В умовах детонаційного синтезу не існує жодного значимого атомного стану структури графіту, яке б відповідало різниці у формулі довжини зв’язку. Відповідно, вважали, що пряме перетворення графіту в алмаз не може статися через структуру валентних електронів. Крім того, на основі структури валентних електронів графіту і алмазу обговорено механізм синтезу алмазу вибуховою детонацією.

Определены параметры решеток алмаза кубического габитуса и ромбоэдрического графита в условиях вероятного прямого превращения с использованием коэффициента линейного расширения и упругой постоянной. На основе эмпирической теории электронов в твердом теле и молекулах были рассчитаны структура валентных электронов графита и алмаза, плотность ковалентных электронов и относительные различия в плотности электронов в межфазных границах роста алмаза. Обнаружено, что относительная разница в плотности электронов в межфазной границе графит/алмаз очень большая, а плотность ковалентных электронов прерывистая при аппроксимации первого порядка. В условиях детонационного синтеза не существует ни одного значимого атомного состояния структуры графита, которое бы соответствовало разнице в формуле длины связи. Соответственно, полагали, что прямое превращение графита в алмаз не может произойти из-за структуры валентных электронов. Кроме того, на основе структуры валентных электронов графита и алмаза обсужден механизм синтеза алмаза взрывной детонацией.