Как создаются искусственные бриллианты в лабораториях?

Введение

Алмазы всегда очаровывали нас своей замечательной красотой и блеском. Исторически, бриллианты были сформированы глубоко в мантии Земли в течение миллионов лет, подвергшихся интенсивному теплу и давлению. Однако в последние годы ученые разработали новаторские методы для создания искусственных цветных бриллиантов в лабораториях. Эти выращенные в лаборатории бриллианты обладают теми же химическими и физическими свойствами, что и их естественные аналоги, что позволяет нам наслаждаться потрясающими драгоценными камнями без экологических проблем, связанных с традиционным майнингом алмазов. В этой статье мы рассмотрим увлекательный процесс создания искусственных цветных бриллиантов и невероятную технологию, которая делает это возможным.

Наука, стоящая за искусственными бриллиантами

Создание цветных бриллиантов в лабораториях включает в себя воссоздание интенсивных условий, которые встречаются естественным образом глубоко внутри земли. Используются три основных метода: температура высокого давления (HPHT), химическое осаждение пара (ССЗ) и облучение.

1. Высокая высокая температура (HPHT)

Метод HPHT имитирует процесс образования природного алмаза, подвергая источник углерода, такой как графит, экстремальному давлению и температуре. Небольшой семя бриллианта помещается в капсулу вместе с источником углерода, а вся установка нагревается до приблизительно 1500 градусов по Цельсию. В этих условиях углерод растворяется и осаждается на семенах алмаза, постепенно выращивая больший бриллиант.

Давление поддерживается примерно в 5 гигапаскалях, что эквивалентно около 725 000 фунтов на квадратный дюйм. Это достигается с использованием гидравлических прессов с наковальными, состоящими из материалов SuperHard, таких как карбид вольфрама. Этот процесс может длиться от нескольких дней до нескольких недель, в зависимости от желаемого размера алмаза. Впоследствии бриллианты с течением времени охлаждают охлаждаются, чтобы смягчить напряжение и предотвратить переломы.

В то время как метод HPHT может создавать бесцветные бриллианты, он особенно эффективен в создании причудливых бриллиантов. Во время процесса роста HPHT можно вводить следовые элементы, такие как азот, бор или водород, которые придают богатую палитру цветов, включая желтый, синий и даже редкие оттенки, такие как красный и зеленый.

2. Химическое осаждение паров (сердечно -сосудистые заболевания)

Метод сердечно-сосудистых заболеваний использует химическую реакцию для выращивания бриллиантов из богатого углеродом газа, обычно метана, в вакуумной камере. Внутри камеры подложка, часто плоская бриллиантовая пластина, подвергается воздействию газа, и атомы углерода начинают придерживаться его поверхности, атом от атома, образуя алмаз.

Чтобы инициировать процесс, плазменный шар создается с использованием микроволн или других источников энергии. Плазма разбивает молекулы газа, высвобождая атомы углерода. Эти атомы углерода затем оседают на подложке, выращивая слой за слоем, чтобы создать алмаз. Скорость роста может варьироваться, с более толстыми бриллиантами, требующими более длительного времени роста.

CVD обеспечивает больший контроль над примесями в алмазной решетке, что приводит к алмазам с исключительным цветом и ясностью. Представляя конкретные газы или добавляя минутные объемы других элементов во время роста, ученые могут создавать красивые цветные бриллианты. Например, добавление азота может производить желтые или оранжевые оттенки, а добавление бора может дать голубые бриллианты.

3. Облучение

Облучение включает в себя обнаружение натуральных или выращенных в лаборатория алмазам контролируемому радиации, чтобы изменить их цвет. В этом процессе бриллианты засыпаны высокоэнергетическими частицами, обычно электронами или нейтронами. Это излучение вызывает определенные атомные дефекты в рамках алмазной структуры, изменяя способ взаимодействия света с драгоценным камнем и приводит к четкому изменению цвета.

После этапа облучения алмазы подвергаются тепловой обработке, чтобы оптимизировать их цвет. Это помогает стабилизировать цвет и удалять любые нежелательные побочные эффекты, вызванные радиацией. Тепловая обработка может быть сделана при температуре до 1000 градусов по Цельсию.

Важно отметить, что облучение в первую очередь используется для улучшения цвета бриллиантов, в том числе причудливых бриллиантов. Природные фантазийные бриллианты также могут подвергаться облучению для дальнейшего усиления своего оттенка. Однако процесс тщательно регулируется, и все облученные бриллианты должны быть четко раскрыты потребителям.

Преимущества выращенных в лаборатории бриллиантов

Создание искусственных цветных бриллиантов в лабораториях предлагает несколько значительных преимуществ по сравнению с натуральными бриллиантами. Давайте рассмотрим некоторые из этих преимуществ:

1. Этические и экологические соображения

Одним из ведущих преимуществ цветных лабораторий цветных бриллиантов является их этическое влияние и воздействие на окружающую среду. Традиционная алмазная добыча часто включает в себя вредное воздействие на экосистемы, эксплуатацию труда и даже финансирование конфликтов в определенных регионах. С другой стороны, роскошные лабораторные бриллианты имеют минимальный окружающий след, поскольку они требуют меньшей энергии и не способствуют обезлесению или загрязнению реки.

Более того, социальное воздействие, выращенных в лаборатории бриллиантов, также является позитивным. Они обеспечивают устойчивую альтернативу, способствуя справедливой практике труда и поддерживая местную экономику без этических проблем, связанных с добычей природных алмазов.

2. Большая доступность и доступность

Расширенные лаборатории бриллианты предлагают большую доступность к потрясающим драгоценным камням, которые когда-то были роскошью для большинства. Контролируемый производственный процесс позволяет ювелирам создавать широкий спектр цветов и размеров, обеспечивая более широкий выбор для клиентов. Кроме того, лабораторные бриллианты, как правило, более доступны, чем их естественные коллеги, что делает цветные бриллианты более доступными для более широкой аудитории.

Кроме того, технология, создаваемая искусственными цветными бриллиантами, позволяет настраивать. Клиенты могут выбирать конкретные цвета и размеры, что приведет к персонализированным ювелирным украшениям, адаптированным к их предпочтениям.

3. Исключительная красота и качество

Цветные лабораторные бриллианты обладают теми же химическими и физическими свойствами, что и природные бриллианты, что делает их практически неотличимыми для невооруженного глаза. Они демонстрируют тот же огонь, блеск и сцинтилляцию, которые сделали алмазы таким желательным на протяжении всей истории.

Более того, с достижениями в лабораторных методах ученые могут создавать бриллианты с исключительным цветом и ясностью. Контролируемая среда обеспечивает рост крупных высококачественных цветных бриллиантов, которые могут быть редкими или даже несуществующими по своей природе. Это открывает новые возможности для дизайнеров ювелирных изделий для создания уникальных и завораживающих предметов.

В заключение

Создание искусственных цветных бриллиантов в лабораториях произвело революцию в алмазной промышленности. Благодаря инновационным методам, таким как HPHT, CVD и облучение, ученые могут воссоздать вдохновляющую красоту бриллиантов натурального цвета, обеспечивая при этом устойчивое и этическое будущее. Цветные лабораторные бриллианты предлагают необычайные возможности для красивых украшений и предоставляют доступную и ответственную альтернативу обычной майнингу алмаза. Поскольку технологии продолжают развиваться, мы можем с нетерпением ожидать еще более замечательных и ярких драгоценных камней, чтобы украсить нашу жизнь.