인공 유색 다이아몬드는 어떻게 실험실에서 만들어 집니까?

소개

다이아몬드는 항상 놀라운 아름다움과 광채로 우리를 사로 잡았습니다. 역사적으로, 다이아몬드는 수백만 년에 걸쳐 지구 맨틀 내에서 깊게 형성되어 열과 압력이 강해졌습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 과학자들은 실험실에서 인공 유색 다이아몬드를 만들기위한 획기적인 기술을 개발했습니다. 이 실험실 자란 다이아몬드는 자연적으로 상대방과 동일한 화학적 및 물리적 특성을 나타내므로 전통적인 다이아몬드 채굴과 관련된 환경 문제없이 멋진 보석을 즐길 수 있습니다. 이 기사에서는 인공 유색 다이아몬드를 만드는 매혹적인 과정과 그것을 가능하게하는 놀라운 기술을 탐구 할 것입니다.

인공 유색 다이아몬드의 과학

실험실에서 컬러 다이아몬드를 만드는 것은 지구 내에서 자연스럽게 발생하는 강렬한 조건을 재현하는 것이 포함됩니다. 고압 최고 온도 (HPHT), 화학 증기 증착 (CVD) 및 조사의 세 가지 주요 방법이 사용됩니다.

1. 고압 높이 온도 (HPHT)

HPHT 방법은 흑연과 같은 탄소 공급원을 극도의 압력 및 온도에 적용함으로써 천연 다이아몬드 형성 공정을 시뮬레이션합니다. 작은 시드 다이아몬드는 탄소 공급원과 함께 캡슐 내에 배치되며 전체 설정은 섭씨 약 1,500 도로 가열됩니다. 이러한 조건 하에서, 탄소는 다이아몬드 종자에 용해되고 침전되어 점차 더 큰 다이아몬드를 재배한다.

압력은 평방 인치 당 약 725,000 파운드에 해당하는 약 5 개의 기가 파스 칼로 유지됩니다. 텅스텐 카바이드와 같은 슈퍼 하드 재료로 구성된 모루로 유압 프레스를 사용하여 달성됩니다. 이 과정은 원하는 크기의 다이아몬드 크기에 따라 며칠에서 몇 주까지 지속될 수 있습니다. 그 후, 다이아몬드는 시간이 지남에 따라 조심스럽게 냉각되어 스트레스를 완화하고 골절을 예방합니다.

HPHT 방법은 무색 다이아몬드를 생산할 수 있지만, 특히 멋진 다이아몬드를 만드는 데 효과적입니다. HPHT 성장 과정에서 질소, 붕소 또는 수소와 같은 미량 원소가 도입 될 수 있으며, 이는 노란색, 파란색 및 빨간색과 녹색과 같은 희귀 한 색조를 포함한 풍부한 색상 팔레트를 부여합니다.

2. 화학 기상 증착 (CVD)

CVD 방법은 화학 반응을 사용하여 진공 챔버에서 탄소가 풍부한 가스, 일반적으로 메탄으로부터 다이아몬드를 재배합니다. 챔버 내부, 기판, 종종 평평한 다이아몬드 플레이트가 가스에 노출되며, 탄소 원자는 원자에 의해 원자에 부착되어 다이아몬드를 형성하기 시작합니다.

공정을 시작하기 위해 전자 레인지 또는 기타 에너지 원을 사용하여 플라즈마 볼이 생성됩니다. 혈장은 가스 분자를 분해하여 탄소 원자를 방출합니다. 그런 다음이 탄소 원자는 기판에 침전되어 층에 의해 층을 성장시켜 다이아몬드를 생성한다. 성장률은 다를 수 있으며, 더 두꺼운 다이아몬드는 더 긴 성장 시간이 필요합니다.

CVD는 다이아몬드 격자 내의 불순물을 더 잘 제어 할 수 있도록하여 탁월한 색상과 선명도를 가진 다이아몬드가 생성됩니다. 과학자들은 성장 중에 특정 가스를 도입하거나 약간의 다른 요소를 추가함으로써 아름다운 색상의 다이아몬드를 만들 수 있습니다. 예를 들어, 질소를 첨가하면 노란색 또는 주황색 색조가 생성되면 붕소를 첨가하면 파란색 다이아몬드가 생성 될 수 있습니다.

3. 조사

조사에는 천연 또는 실험실 자란 다이아몬드를 제어 된 방사선에 노출하여 색상을 바꾸는 것이 포함됩니다. 이 과정에서 다이아몬드는 고 에너지 입자, 일반적으로 전자 또는 중성자로 폭격됩니다. 이 방사선은 다이아몬드 구조 내의 특정 원자 결함을 유발하여 빛이 보석과 상호 작용하는 방식을 변경하여 뚜렷한 색상 변화를 초래합니다.

조사 단계 후, 다이아몬드는 열처리 과정을 거쳐 색상을 최적화합니다. 이것은 색상을 안정화시키고 방사선으로 인한 원치 않는 부작용을 제거하는 데 도움이됩니다. 열처리는 섭씨 1,000 도의 온도에서 수행 할 수 있습니다.

조사는 주로 멋진 색상의 다이아몬드를 포함한 다이아몬드의 색상을 향상시키는 데 주로 사용된다는 점에 유의해야합니다. 자연적인 멋진 색상의 다이아몬드는 또한 그들의 색조를 더욱 강화하기 위해 조사를 겪을 수 있습니다. 그러나 프로세스는 신중하게 조절되며 모든 조사 된 다이아몬드는 소비자에게 명확하게 공개되어야합니다.

실험실에서 재배 한 컬러 다이아몬드의 장점

실험실에서 인공 유색 다이아몬드를 만드는 것은 천연 다이아몬드보다 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 이러한 장점 중 일부를 살펴 보겠습니다:

1. 윤리적, 환경 적 고려 사항

실험실에서 자란 컬러 다이아몬드의 가장 큰 장점 중 하나는 윤리적, 환경 적 영향입니다. 전통적인 다이아몬드 채굴은 종종 생태계, 노동 착취, 심지어 특정 지역의 갈등 자금 조건에 해로운 영향을 미칩니다. 반면에 실험실 자란 다이아몬드는 에너지가 적고 삼림 벌채 또는 강 오염에 기여하지 않기 때문에 최소한의 환경 발자국을 가지고 있습니다.

또한, 실험실에서 재배 한 다이아몬드의 사회적 영향도 긍정적입니다. 그들은 지속 가능한 대안을 제공하고, 공정한 노동 관행을 육성하며, 천연 다이아몬드 채굴과 관련된 윤리적 우려없이 지역 경제를 지원합니다.

2. 더 큰 접근성과 경제성

실험실에서 자란 컬러 다이아몬드는 한때 대부분의 사치였던 멋진 보석에 더 큰 접근성을 제공합니다. 제어 된 생산 공정을 통해 보석상은 다양한 색상과 크기를 만들어 고객을위한 광범위한 선택을 보장 할 수 있습니다. 또한, 실험실에서 재배 한 다이아몬드는 일반적으로 자연적인 상대보다 저렴하므로 컬러 다이아몬드는 더 많은 청중이 더 많이 접근 할 수 있습니다.

또한 인공 색상의 다이아몬드의 기술은 사용자 정의를 가능하게합니다. 고객은 특정 색상과 크기를 선택할 수있어 선호도에 맞게 맞춤형 보석 조각을 만들 수 있습니다.

3. 뛰어난 아름다움과 품질

실험실에서 자란 컬러 다이아몬드는 천연 다이아몬드와 동일한 화학적 및 물리적 특성을 가지고있어 육안으로 거의 구별 할 수 없습니다. 그들은 역사 전반에 걸쳐 다이아몬드를 너무 바람직하게 만든 같은 불, 광채, 섬광을 보여줍니다.

또한 실험실 기술의 발전으로 과학자들은 탁월한 색상과 선명도로 다이아몬드를 만들 수 있습니다. 통제 된 환경은 본질적으로 희귀하거나 심지어 존재하지 않을 수있는 대형 고품질 색상 다이아몬드의 성장을 가능하게합니다. 이것은 보석 디자이너가 독특하고 매혹적인 작품을 만들 수있는 새로운 가능성을 열어줍니다.

결론적으로

실험실에서 인공 유색 다이아몬드의 창설은 다이아몬드 산업에 혁명을 일으켰습니다. HPHT, CVD 및 조사와 같은 혁신적인 기술을 통해 과학자들은 자연색 다이아몬드의 경외심을 불러 일으키는 아름다움을 재현하면서 지속 가능하고 윤리적 인 미래를 보장 할 수 있습니다. 실험실에서 자란 컬러 다이아몬드는 아름다운 보석을위한 특별한 가능성을 제공하며 기존 다이아몬드 채굴에 대한 접근 가능하고 책임있는 대안을 제공합니다. 기술이 계속 발전함에 따라, 우리는 우리의 삶을 장식하기 위해 훨씬 더 놀랍고 활기찬 보석을 열심히 기대할 수 있습니다.