Így történik a gyémánt előállítása

Mesterséges gyémánt előállítása kétféle úton lehetséges. A két megoldás között jelentős különbségek mutatkoznak, mégis az eredmény egyformán briliáns. Ahhoz, hogy gyémántot kapjunk, jelenlegi tudásunk és lehetőségeink alapján a földkéreg alatti nyomás és hőmérséklet szimulálása kell, vagy pedig vákuum és némi széntartalmú gáz. Az nyomás és hőmérséklet szimulálása HPHT néven vált ismertté, míg a kémiai módszer CVD-ként. Nézzük, mit takar a két betűszó és hogyan oldja meg a természet azt, amit ma már az ember is képes véghez vinni vegykonyhájában!

HPHT módszer, azaz a Föld mélyének szimulálása

A gyémánt előállítása a természet számára évmilliók megfeszített munkája. A világ elsőszámú drágaköve a földkéreg alatt, 140-400 km mélyen jön létre, 4500-6000 Mpa nyomás mellett, 900-1300 Celsius fok hőmérsékleten, széntartalmú anyagokból. Ezen kívül létrejöhetnek gyémántok meteor becsapódások helyszínén, a hirtelen támadt hő és nyomás hatására. Ezek csupán nanogyémántok, azaz rendkívül kisméretűek, így inkább csak geológiai vagy egyéb tudományos vizsgálódások során hasznosulhatnak. Azt is tudjuk, hogy más bolygókon, sőt, a csillagközi gázfelhőkben is létrejöhet gyémánt. Egyes meteoritokban is találtak gyémánttá rendeződött szént.

Ami természetes gyémántként ipari célokra (vágás, csiszolás, precíziós műszerek) vagy ékszerkészítésre használatos, ahhoz bányászat során jutunk hozzá. Ugyanakkor a rendkívüli mélységek körülményeit szimulálva ma már laboratóriumi környezetben is létrehozható a bányászottal megegyező tulajdonságokkal bíró mesterséges gyémánt. Ez a módszer volt az első, amivel a gyémánt előállítása lehetővé vált, és már az 1950-es években alkalmazták, igaz csak ipari gyémántok készítésére.

A HPHT (High Temperature High Pressure) betűszó pontosan és egyszerűen leírja a vele megjelölt technológiát. Magas hőmérséklet és magas nyomás. A különleges gépezetek, melyek lehetővé teszik a gyémánt laboratóriumi létrehozását, irányíthatóan, 5-6 GPa (5000-6000 Mpa) nyomást és 1300-1500 Celsius fok hőmérsékletet biztosítanak munkakamrájukban. Ebbe a környezetbe széntartalmú anyagot helyeznek, amibe egy egészen apró gyémántmag kerül. Mondhatjuk úgy, hogy ez a gyémántmag szolgál mintául a szénatomok számára, hogy azok milyen módon rendeződjenek a nyomás és hő hatására.

Gyémánt előállítása CVD technológiával

A CVD (Chemical Vapor Deposition), azaz kémiai gőzfázisú leválasztás a HTHP-nél újabb módszer a laboratóriumi gyémánt előállítás történetében, bár alapvetően az ipar és a tudomány nem erre a célra használja. Kisebb nyomáson, kisebb gépekkel megy végbe a folyamat, amely szintén egy gyémántmagból kiindulva aprólékosan építi föl drágakövünket. Az eljárás során a gyémántmag egy vákuumkamrába kerül, ahol különböző széntartalmú gázok, főleg metán vagy hidrogén veszi körül. A nyomás és a körülbelül 800-900 Celsius fok hőmérséklet hatására a gázokból plazma keletkezik, a szénatomok felszabadulnak, majd a gyémántmagra rendeződnek, annak szerkezetét „leutánozva” tökéletes gyémántrácsként. Ezzel a módszerrel újabb és újabb felületeket képeznek a magként használt kiinduló darabon, ameddig el nem éri a kívánt méretet.

Mindkét módszer esetén a mesterséges gyémánt előállítása atomról atomra történik, ezért nevezik a mesterséges darabokat laborban növesztett gyémántoknak is. A HPHT és CVD eljárások a gyémánt előállítás eddig kifejlesztett lehetőségei, első lépései, melyek környezeti terhelése és energiaigénye egyre zöldebbé tehető. Tiszta kilátások a jövőre nézve, hiszen károkozás nélkül, etikusan és megfizethetően juthatunk hozzá olyan értékes drágakövekhez, amelyek útját eddig többnyire, vér, verejték és könnyek szegélyezték.