science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe diamanten worden gemaakt

De mantel waar diamanten worden geboren is diep in de aarde, meer dan 100 km lang. Het is een plaats met hoge temperaturen en hoge drukken, omstandigheden die nodig zijn om koolstofatomen samen te binden op een zodanige manier dat diamanten uiteindelijk zullen resulteren. Om het voor elkaar te krijgen, moeten de atomen zichzelf op een bepaalde manier rangschikken waardoor ze elektronen kunnen delen - een regelmatig, driedimensionaal geometrisch patroon dat, als het achtergelaten wordt om te groeien zonder interferentie, grote, zuivere diamantkristallen produceert. Vulkaanuitbarstingen werpen de kristallen uit de diepte van de aarde.

Meteorietenprocessen

De hoge temperaturen en drukken die nodig zijn om diamanten te maken, bestaan ​​ook wanneer kometen of meteorieten de aarde treffen. De schok van de impact is zo groot dat mineralen van de ene vorm in de andere veranderen. In dit geval wordt grafiet opnieuw gevormd tot diamanten. (Net als diamanten wordt grafiet ook gemaakt van koolstof maar in een ander patroon samengevoegd.) Geologen kijken naar dergelijke diamanten, soms alleen microscopisch groot, als bewijs van impact. Meteoorbotsingen in de ruimte resulteren ook in diamanten.

Kunstmatige bewerkingen

Er zijn twee hoofdprocessen waarbij door de mens gemaakte diamanten worden gemaakt: de hogedrukmethode, hogetemperatuurmethode (HPHT) en chemische dampdepositie (CVD). De eerste probeert omstandigheden te creëren die vergelijkbaar zijn met die in de aarde om diamanten te maken, wat resulteert in kristallen die bruikbaar zijn voor industriële doeleinden zoals boren of snijden. Bij de HPHT-methode worden zaden van diamanten samen met grafiet in een kamer geplaatst. Hoge druk wordt mechanisch uitgeoefend door apparaten zoals zuigers of aambeelden, samen met hoge temperaturen. De koolstofatomen van het grafiet beginnen zich te hechten aan de zaden en groeien diamantkristallen in de loop van dagen.

Grotere diamanten worden gecreëerd door het CVD-proces, dat ook een kleine diamant als zaad gebruikt. Het zaad wordt samen met koolstofhoudende gassen in een kamer geplaatst, waar ze in de magnetron worden bewaard. Hierdoor worden koolstofatomen gescheiden van het gas en vallen op het diamantzaad. Door het zaad als een bouwbasis te gebruiken, komen de koolstofatomen samen om het geometrische patroon te vormen dat een diamantkristal bouwt.