In condizioni normali, la grafite è la forma di carbonio più stabile rispetto al diamante. Tuttavia, se sottoposti a pressione e temperatura estremamente elevate, gli atomi di carbonio nella grafite si riorganizzano in una struttura cristallina più compatta e rigida, formando il diamante.
Le condizioni di alta pressione e temperatura necessarie affinché la grafite si trasformi in diamante possono essere ottenute attraverso vari metodi:
1. Sintesi ad alta pressione e alta temperatura (HPHT):nel metodo HPHT, la grafite viene posta in una pressa che applica un'enorme pressione insieme ad alta temperatura. La pressione varia tipicamente da 5 a 7 GigaPascal (GPa) e la temperatura può raggiungere circa 1200-1600 gradi Celsius. Queste condizioni costringono gli atomi di carbonio nella grafite a riconfigurarsi nella struttura del diamante.
2. Deposizione chimica in fase vapore (CVD):nella CVD, una miscela di gas metano (CH4) e idrogeno (H2) viene introdotta in una camera di crescita dove è posto un seme di diamante. I gas vengono riscaldati e, mentre si decompongono, gli atomi di carbonio si depositano sul seme, formando gradualmente uno strato di diamante. La sintesi CVD avviene tipicamente a pressioni più basse rispetto alla sintesi HPHT, comprese tra 0,1 e 1 MPa, ma richiede temperature più elevate, solitamente tra 700 e 1200 gradi Celsius.
I diamanti prodotti attraverso questi metodi di sintesi hanno diverse applicazioni industriali e ornamentali. I diamanti sintetici sono ampiamente utilizzati in settori quali il taglio, la foratura, la molatura e la lucidatura grazie alla loro eccezionale durezza e conduttività termica. Trovano applicazione anche nei componenti elettronici, nell'ottica e in altri campi ad alta tecnologia. Inoltre, i diamanti sintetici possono essere creati per scopi di gioielleria, offrendo un’alternativa più economica ai diamanti naturali.
