Красивый алмаз можно создать в лабораторных условиях всего за 2,5 часа
Самыми твердыми, красивыми и дорогими минералами в мире являются алмазы. Они образуются на глубине около 200 километров под землей в условиях высокого давления и 1000-градусной жары. Высокие температура и давление на протяжении миллиардов лет воздействуют на углерод, и он превращается в красивый минерал с кристаллической структурой. Из глубин нашей планеты алмазы поднимаются наверх в результате вулканической активности. Добывать этот драгоценный материал очень сложно, поэтому он и стоит больших денег. Со временем ученые научились делать из углерода искусственные бриллианты, которые полностью идентичны настоящим. Между ними действительно нет разницы, но искусственные камни стоят дешевле, потому что их изготовление требует не миллиарды лет, а всего лишь несколько недель. Кажется, скоро искусственные алмазы станут еще доступнее, потому что ученые нашли способ их производства за 150 минут.
Как создают искусственные алмазы
Первый шаг к созданию искусственных алмазов был сделан более 200 лет назад. Тогда английскому химику Смитсону Теннанту удалось тотла сжечь настоящий алмаз. После этого эксперимента ученые впервые узнали, что драгоценный минерал полностью состоит из чистого углерода. Спустя некоторое время ученые повернули процесс вспять и научились превращать углерод обратно в алмазы. На сегодняшний день существует несколько способов получения синтетических алмазов.
Английский химик Смитсон Теннант — отец искусственных алмазов. Источник изображения: Smithsonian Magazine
Самая базовая статья в тему: Как добывают алмазы и откуда они берутся
Химическое осаждение из газовой фазы
Первая технология называется химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ). При использовании этого способа специалисты создают специальную камеру с контролируемым давлением и температурой. Потом внутрь нее накачивается один из газов, содержащий углерод, например, метан. Этот раз проходит через фильтры, чтобы в конечном итоге остался только чистый углерод. Полученные атомы углерода впоследствии оседают на поверхности специальной подложки, образуя из себя алмаз.
Искусственные бриллианты могут быть разных форм, цветов и размеров. Источник изображения: Журнал «Русский ювелир»
Это тоже интересно: Ученые объяснили как алмазы поднимаются из недр на поверхность Земли
Что такое HPHT-бриллианты
Также существуют HPHT-бриллианты. При этой технологии вещество, которое содержит в себе углерод (например, графит), тоже помещается в камеру с высокой температурой и давлением. Пребывая в условиях, как в глубинах Земли, углерод начинает превращаться в кристаллы. После охлаждения специалисты по кристаллографии получают искусственный драгоценный камень.
Какая бы технология не использовалась, искусственные алмазы получаются одинакового качества. Источник изображения: Phone Arena
Это очень краткое и упрощенное описание способов создания искусственных алмазов. Любая технология требует использования очень высоких температур более 1000 градусов Цельсия и давления, как в глубинах Земли. Процесс создания синтетических алмазов занимает хоть и не миллиард лет, но несколько недель. Недавно ученые сократили это время до 150 минут.
Читайте также: Ученые искусственно создали алмазы и новый тип воды из пластика
Самый быстрый способ создания алмазов
Авторами новой технологии изготовления кристаллов являются ученые из Южной Кореи. Для создания алмазов все еще требуется температура в районе 1025 градусов Цельсия. Однако новая технология требует давления всего лишь в 1 атмосферу, это примерно столько же, как давление на уровне моря. Обычно для образования кристаллов из углерода нужно в десятки тысяч раз большее давление. Ну и самое главное, процесс занимает всего лишь 150 минут, то есть около 2,5 часов.
Суть новой технологии заключается в том, что ученые растворили чистый углерод в сложной смеси жидких металлов. Благодаря использованию галлия, железа, никеля и кремния им и удалось снизить требования к оказываемому давлению. Расплавленные металлы были влиты в графитовый корпус вакуумной системой, которая позволяет быстро нагревать и охлаждать смесь. В качестве источника чистого углерода ученые использовали смесь метана и водорода.
Выращенная в жидком металле алмазная пленка под микроскопом. Источник изображения: научный журнал Nature
В создаваемых жидким металлом условиях выделяемый из метана углерод начал превращаться в кристаллы. Зачатки алмазов начали образовываться на поверхности уже через 15 минут после начала процесса. А спустя 2,5 часа ученые получили сплошную алмазную пленку. Ученые считают, что в будущем они смогут добиться еще более впечатляющих результатов. Например, они надеются получить больше алмазов, просто увеличив поверхность для образования алмазной пленки.
Каждый день в нашем Telegram-канале появляются познавательные статьи, которых нет на сайте. Обязательно подпишитесь и читайте!
Если новая технология приживется, стоимость алмазов может заметно снизиться. Но это касается только искусственных драгоценностей, настоящие бриллианты, которые образовывались в глубинах нашей планеты миллиарды лет, всегда будут цениться очень высоко. Самый дорогой алмаз в мире имеет розовый цвет, и его цена особенно выше, потому что он образовался в еще более сложных условиях, чем остальные.
