كيف يتم إنشاء الماس المزروع في المختبر？

من خلال تكنولوجيا المختبر الماسي ، يمكن للأشخاص الحصول على الماس ذوي النقاء والشفافية العالي ، ويمكن التحكم في عملية تكوين هذه الماس وتخصيصها كما هو مطلوب.

مع التطوير المستمر للتكنولوجيا المتقدمة ، هناك نوع من الماس الذي يزرع في المختبر. يطلق عليه الماس المستزرعة ، والمعروف أيضًا باسم Lab Grown Diamond ، والذي يحتوي على نفس التكوين مثل الماس الطبيعي ، ومن المستحيل التمييز بينه بالعين المجردة. والنقاء أعلى مقارنة بالماس الطبيعي في البرية ، أليس هذا مذهلاً؟ فكيف يزرع الماس؟

يمكن تلخيص عملية الماس المختبري في الخطوات التالية:

الخطوة الأولى هي تحضير البذور. لزراعة الماس ، يتم استخدام الماس الطبيعي كبذور ووضع في حاضنة لتوفير قالب هيكل ذري لنمو الماس. تعمل هذه البذرة كدليل ، مما يسمح للماس الذي تم إنشاؤه حديثًا بالنمو في نفس الشكل الهيكلي.

والخطوة الثانية هي إنشاء بيئة عالية الدقة وعالية الضغط. في صومعة الحضانة ، يخلق الارتفاع السريع في درجة الحرارة والضغط بيئة عالية الدقة وعالية الضغط على بعد مائة كيلومتر في الأرض ، وهي حالة قاسية لإنشاء الماس الطبيعي بشكل مصطنع. تشجع هذه البيئة ذرات الكربون في المادة الخام لإعادة ترتيب نفسها لتشكيل بنية بلورات الماس.

الخطوة الثالثة هي إضافة العناصر الغذائية المحتوية على الكربون. تتم إضافة الجرافيت أو الميثان ، مصدر الكربون ، داخل صومعة الثقافة ، وتحت درجة الحرارة العالية ، وبيئة الضغط العالي والعلاج الخاص ، يتم كسر الروابط الكيميائية بين ذرات الكربون في المواد الخام ، وتصبح ذرات الكربون الحرة. سيتم جذب ذرات الكربون الحرة هذه إلى بنية ذرة الكربون القريبة ، وبالتالي تعلق نفسها تدريجياً على بذرة الماس ، وتجمع مع ذرات الكربون في بذور الماس ، وتشكل رابطة كيميائية جديدة ، وستنمو البذور تدريجياً.

هناك طريقتان لزراعة الماس ، أحدهما هو CVD والآخر هو HPHT. الماس التي تنتجها CVD و HPHT لها خصائص مختلفة من الأحجار الكريمة. تميل الماس CVD إلى أن تكون أكثر شفافية ولديها عدد أقل من الادراج المظلمة الصغيرة. الماس الاصطناعي HPHT أقرب إلى مظهر وخصائص الماس الطبيعي.

طريقة ارتفاع درجة الحرارة عالية (HPHT)

في وقت مبكر من عام 1954 ، كان لدى العلماء فكرة محاكاة البيئة التي تنمو فيها الماس الطبيعي في الطبيعة ونجحت في إنشاء الماس الأول في المختبر من خلال تطبيق الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT) في آلة كبيرة. يمكن لثلاثة أنواع رئيسية من المعدات محاكاة البيئة التي تتشكل فيها الماس الطبيعي: الصحافة المكعبة ، والأشرطة وضغط الحزام. HPHT هي الطريقة الأكثر بدائية لمعالجة الماس وغالبًا ما تستخدم لتغيير لون الماس ، مثل الوردي والأزرق والأخضر.

اليوم ، يتم ذوبان الكربون النقي في درجات حرارة من 1300-1600 درجة مئوية وضغوط من 870،000 رطل/2 ، ثم تبريدها وترسبها على بذور الماس. نظرًا لهيكل الماكينة وحجمه وقيود عملية النمو ، ليس من السهل زراعة الماس الكبير بواسطة HPHT ، لذلك يتم استخدامه في الغالب لإنتاج الماس الصغير من صنع الإنسان. معظم الماس عديمة اللون من D إلى F ، باستثناء عدد قليل من المختبرات التي لم تتغلب بعد على القيود التقنية ولها ألوان أقل من H. وضوح الماس هو في الغالب من علامات VS إلى SI ، مع أبطأ معدل النمو ، وارتفاع الوضوح والعكس بالعكس.

ترسيب البخار الكيميائي (CVD)

في عام 1960 ، لتحسين أوجه القصور في طريقة إنتاج HPHT ، اخترع العلماء ترسيب البخار الكيميائي (ترسب البخار الكيميائي ، CVD) ، وبهذه الطريقة هي استخدام الماس كبذور ، ووضعه في بيئة فراغ وإزالة جميع الشوائب ، والبيئة التي يتم تسخينها إلى 800-1200 ℃ ، التي يتم إجراؤها في درجة حرارة الميثان العالية والهيدروجين. حرر ذرات الكربون في الميثان. لون الماس المزروع من CVD هو بشكل أساسي ، وكلما تتم إزالة الشوائب في الفراغ ، كلما كان اللون أفضل ، وهو ما تحاول جميع المختبرات تحقيقه في الوقت الحاضر ؛ وضوح في الغالب أفضل من الماس المزروع HPHT ، ومعظمهم يقع في نطاق VVS ~ VS.

يتطلب تكوين الماس الطبيعي قوة الطبيعة وفترة طويلة. تم استكشاف مونومرات الكربون في أعماق الطبقات الصخرية من قشرة الأرض ، بعد فترة طويلة من درجة الحرارة العالية والضغط العالي لتشكيل المعادن ، ولكن أيضًا عن طريق الانفجارات البركانية وغيرها من أنشطة الحمم البركانية على سطح الضحلة ، وحفرها ثم مصقولها وتصميمها بعناية قبل المستهلكين. بعد تعبئته من قبل المعلنين ، أصبح الماس تدريجياً رمزًا للحب في أذهان الناس.

تتم "الماس" المصطنع للمختبر في مختبر ، باستخدام الماس الطبيعي أو مسحوق الجرافيت مثل المواد الخام ، في بيئة نمو الماس محاكاة بشكل مصطنع باستخدام تقنيات محددة. عادة ما تستغرق العملية بضعة أسابيع فقط ، ونوعية المنتج النهائي جيد ، إن لم يكن أفضل من مسحوق الماس الطبيعي أو الجرافيت.

من خلال تقنية الماس المختبري ، يمكن للأشخاص الحصول على الماس ذوي النقاء والشفافية العالي ، ويمكن التحكم في عملية تكوين هذه الماس وتخصيصها كما هو مطلوب. يتوسع مجال تطبيق Diamond أيضًا ، ليس فقط للمجوهرات ولكن أيضًا للبحث العلمي والمجالات الصناعية وما إلى ذلك. في الوقت نفسه ، تكون عملية إنتاج الماس المختبر أكثر استدامة من الناحية البيئية من تعدين الماس الطبيعي.