De beers ska sälja syntetiska diamanter

Världens största diamantföretag, De Beers, meddelade nyligen att den skulle börja sälja syntetiska diamantstenar för första gången i sin 130-åriga historia. Konstgjorda diamanter har tillverkats sedan 1950-talet, men De Beers har länge motsatt sig att flytta in på den syntetiska marknaden. Företaget tror nu att tekniken är effektiv nog att producera stora mängder syntetiska diamanter med kvaliteten på de bästa ädelstenarna. Hur exakt fungerar processen?

Diamanten är högt värderad som en genomskinlig ädelsten som glittrar som ingen annan. Det är också ett av de svåraste materialet och känns kallt vid beröringen. Alla dessa anmärkningsvärda egenskaper beror på det helt ordinarie arrangemanget av atomer inuti diamantkristallen och alla dessa atomer är exakt samma – de är kol.

Små felaktigheter i detta arrangemang, oavsett om en atom som är på fel ställe, saknas eller av ett annat element kan leda till stora förändringar i diamantens färg. Exempelvis skulle byte av en kolatom i varje 10 000 med en kväveatom bli en genomskinlig ädelstenbrun.

Att få kolatomer att arrangera i den här perfekta kristallen är inte lätt och det kan inte hända naturligt på jordens yta eftersom kol här föredrar att bilda kristallkristaller, det mjuka svarta materialet vi använder i blyertsledare. I denna miljö tenderar kolatomer också att fästa lättare på andra atomer som syre och väte än till varandra. Det betyder att även ren grafitkristaller är svåra.

“Diamantstruktur”.

Naturliga diamanter görs djupt inuti jorden, där sällan de rätta ingredienserna vid rätt temperatur och tryck samlas och sedan transporteras till ytan över miljontals år. De första konstgjorda diamanterna gjordes i laboratoriet genom att replikera dessa förhållanden i stora maskiner, och detta är fortfarande sättet att små diamanter för industriella skärverktyg görs idag.

Det är också möjligt att skapa högkvalitativa konstgjorda diamantkristaller genom att växa lager av kolatomer en och en med metan. Detta görs genom att avlägsna väte från metanmolekyler i superrena kärl med heta plasma. Allt kol är sedan tvunget att växa till diamantkristaller, snarare än i en av de många andra typerna av kol, såsom grafit, grafen eller buckminster fullerene (såvida inte du självklart vill växa kombinationer av dessa mycket olika material).

Utmaningen är att göra denna process, kallad kemisk ångavsättning (CVD) kostnadseffektiv. De Beers tror nu att den har nått denna punkt och planerar att förlänga produktionen vid sin anläggning i Ascot i Storbritannien och på en ny diamantfabrik i USA.

Kontrollerar renheten hos dessa kristaller öppnar också nya möjligheter att använda diamant. Det är till exempel möjligt att använda varje atomförorening som en liten fackla som producerar en enda partikel av ljus fri från störningar från dess närliggande atomer i kristallen. Detta kan användas för att lagra en enda bit information för en särskild “quantum” -dator. Föroreningar av bor, såväl som att producera värderade djupblå eller svarta diamanter, används för att göra diamanter som leder elektricitet, vilket ger ett alternativt material till kisel eller metaller i extrema förhållanden som i rymden.

Varje naturlig diamant bär ledtrådar om dess unika historia och det är möjligt att avslöja sitt ursprung genom att inspektera det med de senaste instrumenten. Konstgjorda diamanter bär också denna information och skillnader i hur de lyser i ultraviolett ljus används regelbundet för att skilja naturliga från syntetiska ädelstenar. Så även om diamantens perfektion inte kan ifrågasättas av det mänskliga ögat är deras små imperfektioner alltid där för att avslöja deras dolda historier och deras individualitet.