الماس‌های مصنوعی چگونه ساخته می‌شوند؟

به گزارش سرویس علم و فناوری جی‌پلاس؛ کارخانه De Beers از دهه 1950 الماس مصنوعی تولید می‌کرد اما مدت‌هاست که در برابر فروش آنها مقاومت می‌کند. الماس جواهر شفاف و ارزشمندی است که درخشش خیره‌کننده‌ای دارد. الماس همچنین یکی از سخت‌ترین مواد است که در لمس، سرد است. این ویژگی‌های منحصر به فرد الماس به دلیل نوع قرار گرفتن اتم‌ها در کریستال الماس است به طوری که تمام این اتم‌ها از جنس کربن و دقیقا شبیه به یکدیگر هستند.

نقص‌هایی که در ترتیب قرار گرفتن اتم‌ها ایجاد می‌شود مانند جای اشتباه، از بین رفتن یکی از عناصر یا عنصری متفاوت می‌تواند باعث تغییر رنگ الماس شود. به عنوان مثال، جایگزینی یک اتم کربن در هر 10 هزار اتم نیتروژن می‌تواند رنگ این جواهر شفاف را به قهوه‌ای تغییر دهد.

اتم‌های کربن راحت‌تر به دیگر اتم‌هایی چون اکسیژن و هیدروژن متصل می‌شوند و این بدان معناست که تولید کریستال‌های گرافیتی خالص دشوار است. الماس‌های طبیعی در عمق زمین که ترکیبات مناسب به ندرت با درجه حرارت و فشار مناسب ترکیب می‌شوند و بعد از میلیون‌ها سال به سطح زمین می‌رسند.

نخستین الماس‌های مصنوعی از قدیم، در شرایط آزمایشگاهی و با کپی‌برداری از این شرایط در دستگاه‌های عظیم‌الجثه صورت می‌گرفت. این روشی است که هنوز الماس‌های کوچک برای ابزارهای برش صنعتی امروزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین با رشد همزمان لایه‌های اتم‌های کربنی با استفاده از متان، می‌توان الماس‌‌های مصنوعی با کیفیت بسیار بالا تولید کرد.

سپس، محققان به جای این که کربن را در یکی از انواع کربن مانند گرافیت یا گرافن رشد دهند، پکربن را وادار به رشد در کریستال‌های الماس می‌کنند. این فرآیند به «ته‌نشینی بخار شیمیایی» معروف است. کنترل خلوص این کریستال‌ها، فرصت‌های تازه‌ای را برای استفاده از الماس فراهم می‌کند. به عنوان مثال، می‌توان از هر اتم ناخالصی به عنوان یک ذره آزاد نور ناشی از تداخل اتم‌های همسایه در کریستال استفاده کرد.

محققان از ناخالصی فلز «بور» و نیز تولید الماس‌های آبی یا سیاه در عمق زمین برای تولید الماس‌هایی استفاده می‌کنند که رسانای الکتریسیته بوده و موادی را جایگزین سیلیکون یا فلزاتی در چنین شرایط دشواری تولید می‌کنند.