La più grande azienda di diamanti al mondo, De Beers, ha recentemente annunciato che avrebbe iniziato a vendere gemme di diamanti sintetici per la prima volta nei suoi 130 anni di storia. I diamanti artificiali sono stati prodotti dagli anni '50, ma De Beers ha resistito a lungo al mercato sintetico. L'azienda ora crede che la tecnologia sia abbastanza efficiente da produrre grandi quantità di diamanti sintetici con la qualità delle migliori pietre preziose. Come funziona esattamente questo processo?

Il diamante è molto apprezzato come una gemma trasparente che brilla come nessun altro. È anche uno dei materiali più duri e si sente freddo al tatto. Tutti questi straordinari attributi dipendono dalla disposizione perfettamente regolare degli atomi all'interno del cristallo di diamante e tutti questi atomi sono esattamente gli stessi:sono carbonio.

Piccole imperfezioni in questa disposizione, se un atomo che è nel posto sbagliato, mancante o di altro elemento, può portare a enormi cambiamenti nel colore del diamante. Per esempio, sostituendo un atomo di carbonio ogni 10, 000 con un atomo di azoto farebbe diventare marrone una gemma trasparente.

Far sistemare gli atomi di carbonio in questo cristallo perfetto non è facile e non può avvenire naturalmente sulla superficie terrestre poiché il carbonio qui preferisce formare cristalli di grafite, il morbido nero, materiale che usiamo nelle mine delle matite. In questo ambiente, gli atomi di carbonio tendono anche ad attaccarsi più facilmente ad altri atomi come ossigeno e idrogeno che tra loro. Ciò significa che anche produrre cristalli di grafite pura è difficile.

I diamanti naturali sono realizzati nelle profondità della Terra dove, molto raramente, gli ingredienti giusti alla giusta temperatura e pressione vengono riuniti e poi trasportati in superficie nel corso di milioni di anni. I primi diamanti artificiali furono realizzati in laboratorio replicando queste condizioni in enormi macchine, e questo è ancora il modo in cui vengono prodotti ancora oggi i piccoli diamanti per utensili da taglio industriali.

È anche possibile realizzare cristalli di diamante artificiale di alta qualità facendo crescere strati di atomi di carbonio uno alla volta usando il metano. Questo viene fatto rimuovendo l'idrogeno dalle molecole di metano in recipienti super-puliti usando plasmi caldi. Tutto il carbonio è quindi costretto a crescere in cristalli di diamante, piuttosto che in uno dei tanti altri tipi di carbonio come la grafite, grafene o fullerene buckminster (a meno che, naturalmente, non si desideri coltivare combinazioni di questi materiali molto diversi).

La sfida è rendere questo processo, noto come deposizione chimica da fase vapore (CVD) conveniente. De Beers ora crede di aver raggiunto questo punto e prevede di estendere la produzione nel suo stabilimento di Ascot nel Regno Unito e in una nuova fabbrica di diamanti negli Stati Uniti.

Il controllo della purezza di questi cristalli apre anche nuove opportunità per l'utilizzo del diamante. Per esempio, è possibile utilizzare ogni impurità atomica come una minuscola torcia che produce una singola particella di luce libera dall'interferenza degli atomi vicini nel cristallo. Questo può essere usato per memorizzare un singolo bit di informazione per uno speciale computer "quantistico". Impurità di boro, oltre a produrre preziosi diamanti blu o neri profondi, sono usati per fare diamanti che conducono elettricità, fornendo un materiale alternativo al silicio o ai metalli in condizioni estreme come nello spazio.

Ogni diamante naturale porta con sé indizi sulla sua storia unica ed è possibile rivelarne l'origine ispezionandolo con gli strumenti più recenti. Anche i diamanti artificiali trasportano queste informazioni e le differenze nel modo in cui brillano alla luce ultravioletta vengono regolarmente utilizzate per distinguere le gemme naturali da quelle sintetiche. Quindi, anche se la perfezione del diamante non può essere messa in dubbio dall'occhio umano, le loro minuscole imperfezioni sono sempre lì a rivelare le loro storie nascoste e la loro individualità.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.