Συνθετικά διαμάντια: Πιο όμορφα, πιο καθαρά, πιο ανθεκτικά και πιο φθηνά από τα φυσικά!

Τα διαμάντια που παράγονται στο εργαστήριο είναι φυσικά και χημικά πανομοιότυπα με τα φυσικά διαμάντια. Δεν υπάρχει η παραμικρή διαφορά μεταξύ τους, καθώς αμφότερα είναι ορυκτά με τρισδιάστατη κρυσταλλική δομή ατόμων άνθρακα. Η εγγύτητα των ατόμων τους και η ισχύς των δεσμών που τα συγκρατούν μεταξύ τους καθιστούν τα διαμάντια το σκληρότερο γνωστό ορυκτό. Στην κλίμακα Mohs, τα διαμάντια έχουν βαθμολογία 10.

Οι επιστήμονες κατάφεραν για πρώτη φορά να κατασκευάσουν διαμάντια σε εργαστήριο τη δεκαετία του 1950, και το έκαναν με έναν πολύ έξυπνο τρόπο: αναδημιουργώντας τις συνθήκες που επιτρέπουν το σχηματισμό τους στη φύση. Το πρόβλημα ήταν ότι αυτά τα πρώτα συνθετικά διαμάντια ήταν μικρά και πολύ ακατέργαστα, οπότε η ποιότητα τους ήταν συντριπτικά κατώτερη από εκείνη των φυσικών διαμαντιών. Ωστόσο, έχουν περάσει επτά δεκαετίες από τότε και, όπως θα περίμενε κανείς, η μηχανική υλικών έχει διανύσει μεγάλη πρόοδο.

Σε τέτοιο βαθμό, μάλιστα, που τα διαμάντια που παράγονται σήμερα στα καλύτερα εργαστήρια είναι φθηνότερα από τα φυσικά. Και, επιπλέον, έχουν ανώτερες οπτικές, χημικές, φυσικές και ηλεκτρικές ιδιότητες. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Οι τεχνικές παραγωγής έχουν εξελιχθεί τόσο πολύ την τελευταία δεκαετία που μπορούν πλέον να κατασκευαστούν σε μεγάλη κλίμακα, γι' αυτό και είναι ιδιαίτερα πολύτιμα για τη βιομηχανία των κοσμημάτων. Φαίνεται απίστευτο ότι έχουμε φτάσει σε ένα επίπεδο ανάπτυξης όπου ο άνθρωπος είναι σε θέση να παράγει καλύτερα διαμάντια από τη φύση.

Στα τέλη του 1954, ο Αμερικανός χημικός Howard Tracy Hall κατάφερε να συνθέσει για πρώτη φορά διαμάντια στο εργαστήριο, αν και η τεχνική που χρησιμοποίησε ήταν ριζικά διαφορετική από τις πιο προηγμένες που χρησιμοποιούνται σήμερα. Σε πολύ γενικές γραμμές, αυτό που έκανε ήταν να κατασκευάσει έναν θάλαμο πίεσης που σχεδίασε ο ίδιος και η ομάδα του στην General Electric με σκοπό να υποβάλει ένα μείγμα θειούχου σιδήρου και σκόνης άνθρακα σε πίεση όχι μικρότερη από 100.000 ατμόσφαιρες και θερμοκρασία 1.600 βαθμών Κελσίου. Καθόλου άσχημα, αν δεν παραβλέψουμε τους μετριοπαθείς πόρους που διέθεταν εκείνη την εποχή.

Περιέργως, η τεχνική κατασκευής διαμαντιών που χρησιμοποιείται σήμερα δεν είναι εμπνευσμένη από τη φύση. Τουλάχιστον όχι με άμεσο τρόπο. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως χημική εναπόθεση ατμών και χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή άλλων υλικών και χημικών στοιχείων, όπως το βοροφένιο ή το βηρύλλιο. Η στρατηγική της είναι σχετικά απλή: ένα στερεό υλικό εναποτίθεται σε μια επιφάνεια με τη χρήση ατμού στον οποίο λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση. Αν μείνουμε στην κατασκευή διαμαντιών, το πρώτο βήμα απαιτεί τη θέρμανση του άνθρακα στην απαραίτητη θερμοκρασία για να εξατμιστεί και να μετατραπεί σε αέριο απομονωμένων ατόμων.

Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να προκληθεί η κρυστάλλωσή του, ώστε να αποκτήσει τη δομή του διαμαντιού καθώς ψύχεται. Ο πρώτος επιστήμονας που κατάφερε να κατασκευάσει διαμάντια με την τεχνική της χημικής εναπόθεσης από ατμό ήταν ο Αμερικανός William Eversole, και μάλιστα το 1958. Από εκείνη τη στιγμή, η Σοβιετική Ένωση, η Ευρώπη και η Ιαπωνία συντάχθηκαν με τις Ηνωμένες Πολιτείες και άρχισαν τις δικές τους έρευνες με στόχο την τελειοποίηση της χημικής εναπόθεσης ατμών. Ήθελαν να αυξήσουν την ποιότητα των διαμαντιών που μπορούσαν να κατασκευαστούν σε ένα εργαστήριο. Αυτός ο ανταγωνισμός μεταξύ των επιστημονικών δυνάμεων εκείνης της εποχής είναι στην πραγματικότητα αυτό που μας έφερε εδώ.

Οι τεχνικές χημικής εναπόθεσης ατμών που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι πολύ πιο προηγμένες και εκλεπτυσμένες από εκείνες που χρησιμοποιούνταν τη δεκαετία του 1960 και του 1970. Επιτρέπουν στους επιστήμονες να προσδώσουν στα διαμάντια που παράγουν συγκεκριμένα φυσικά, μηχανικά, οπτικά και θερμικά χαρακτηριστικά, επιδρώντας στη θερμοκρασία, την πίεση και τη διάρκεια της αντίδρασης, καθώς και εισάγοντας συγκεκριμένες προσμίξεις στο αντιδρών αέριο.

Το αποτέλεσμα αυτής της τεχνολογίας φαίνεται στα διαμάντια που μπορούν να κατασκευαστούν σήμερα σε εργαστήριο, καθώς είναι πιο καθαρά, πιο όμορφα και πιο φθηνά από τα φυσικά. Και, όπως είναι λογικό, η βιομηχανία κοσμημάτων είναι στα φόρτε της, διότι η ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας έβαλε μια για πάντα τέλος στη σπανιότητα. Το θέμα είναι αν θα μειωθεί και η τιμή τους...

[via]