Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Experts leggen uit hoe diamanten in een laboratorium worden gekweekt

Hoe diamanten worden gekweekt in een laboratorium

In het laboratorium gekweekte diamanten, ook wel synthetische diamanten genoemd, worden gemaakt in een gecontroleerde omgeving met behulp van geavanceerde technologie. Deze diamanten zijn chemisch en fysiek identiek aan natuurlijke diamanten, maar worden in veel kortere tijd geproduceerd. Het proces van het kweken van diamanten in een laboratorium omvat twee hoofdmethoden:de High-Pressure High-Temperature (HPHT)-methode en de Chemical Vapour Deposition (CVD)-methode.

1. Hogedruk-hogetemperatuurmethode (HPHT):

De HPHT-methode simuleert de omstandigheden diep in de aardkorst, waar natuurlijke diamanten worden gevormd. Een klein stukje diamant, een ‘zaadje’ genoemd, wordt in een pers geplaatst samen met een koolstofbron, meestal een mengsel van grafiet en een metaalkatalysator. De pers onderwerpt het zaad aan extreem hoge drukken (tot 5 gigapascal) en temperaturen (rond de 1500 graden Celsius). Onder deze omstandigheden lossen de koolstofatomen in het grafiet op in het zaadje en beginnen ze laag voor laag op het oppervlak te groeien. Het zaadje groeit geleidelijk uit tot een groter diamantkristal gedurende een periode van enkele weken.

2. Chemische dampafzetting (CVD)-methode:

De CVD-methode omvat de afzetting van koolstofatomen op een diamantzaadkristal met behulp van een chemische dampreactie. Een mengsel van methaan (CH4) en waterstof (H2) gassen wordt samen met het diamantzaad in een gespecialiseerde kamer gebracht. De kamer wordt verwarmd tot een hoge temperatuur (zo’n 800 tot 1200 graden Celsius), waardoor het methaangas uiteenvalt in koolstof- en waterstofatomen. De koolstofatomen binden zich vervolgens aan het oppervlak van het zaadkristal en vormen een dunne laag diamant. Dit proces wordt meerdere keren herhaald, waardoor de diamant in dikte en omvang kan groeien.

Voordelen van in het laboratorium gekweekte diamanten:

* Economisch: In het laboratorium gekweekte diamanten zijn doorgaans goedkoper dan natuurlijke diamanten, omdat er geen uitgebreide mijnbouw en verwerking voor nodig is.

* Milieuvriendelijk: In het laboratorium gekweekte diamanten brengen niet de milieueffecten met zich mee die gepaard gaan met diamantwinning, zoals vernietiging van habitats en watervervuiling.

* Ethisch: In laboratorium gekweekte diamanten nemen zorgen weg over de ethische implicaties van natuurlijke diamantwinning, zoals kinderarbeid en conflicten in bepaalde regio’s.

* Aanpassing: In het laboratorium gekweekte diamanten kunnen worden afgestemd op specifieke voorkeuren, zoals de gewenste vorm, kleur en helderheid.

* Traceerbaarheid: In het laboratorium gekweekte diamanten worden vaak geleverd met certificeringen die hun authenticiteit en oorsprong garanderen, waardoor ze gemakkelijk te traceren en te verifiëren zijn.