Prirodnim dijamantima su potrebne milijarde godina da se formiraju pod ekstremnim pritiscima i temperaturama duboko pod zemljom. Sintetički oblici se mogu proizvesti mnogo brže, ali obično i dalje zahtevaju intenzivno gnječenje do nekoliko nedelja.
Nova metoda zasnovana na mešavini tečnih metala može da iskoči veštački dijamant za nekoliko minuta, bez potrebe za ogromnim stiskanjem.
Dok su visoke temperature i dalje bile potrebne, u regionu od 1.025°C ili 1.877°F, kontinualni dijamantski film je formiran za 150 minuta, i to na 1 atm (ili standardna jedinica atmosfere). To je ekvivalent pritisku koji osećamo na nivou mora, i desetine hiljada puta manji od pritiska koji je normalno potreban.
Tim koji stoji iza inovativnog pristupa, predvođen istraživačima sa Instituta za osnovne nauke u Južnoj Koreji, uveren je da se proces može povećati kako bi se napravila značajna razlika u proizvodnji sintetičkih dijamanata.
Rastvaranje ugljenika u tečni metal za proizvodnju dijamanta nije sasvim novo. General Electric je razvio proces pre pola veka koristeći rastopljeni gvožđe sulfid, na primer.
Ali ovi procesi su i dalje zahtevali pritiske od 5–6 gigapaskala i dijamantsko „seme“ za koje bi se ugljenik mogao zalepiti.
„Otkrili smo metod za uzgoj dijamanata pri pritisku od 1 atm i na umerenoj temperaturi korišćenjem legure tečnog metala“, pišu istraživači u svom objavljenom radu.
Smanjenje pritiska je postignuto korišćenjem pažljivo mešane mešavine tečnih metala: galijuma, gvožđa, nikla i silicijuma. Unutar grafitnog kućišta napravljen je vakuumski sistem koji je veoma brzo zagrevao, a zatim hladio metal dok je bio izložen kombinaciji metana i vodonika.
Ovi uslovi uzrokuju da se atomi ugljenika iz metana šire u rastopljeni metal, delujući kao seme za dijamante. Posle samo 15 minuta, mali fragmenti dijamantskih kristala ekstrudirali su iz tečnog metala tik ispod površine, dok je dva i po sata ekspozicije proizvela neprekidan dijamantski film.
Iako se koncentracija ugljenika koji formira kristale smanjila na dubini od samo nekoliko stotina nanometara, istraživači očekuju da se proces može poboljšati uz nekoliko podešavanja.
„Predlažemo da bi jednostavne modifikacije mogle omogućiti uzgoj dijamanta na veoma velikoj površini korišćenjem veće površine ili interfejsa, konfigurisanjem grejnih elemenata za postizanje mnogo većeg potencijalnog regiona rasta i distribucijom ugljenika u region rasta dijamanata na neke nove načine“, pišu istraživači.
Te modifikacije će potrajati, a istraživanje ovog procesa je još uvek u vrlo ranoj fazi, ali autori nove studije smatraju da ima mnogo potencijala – i da bi se drugi tečni metali mogli ugraditi kako bi se dobili slični ili čak bolji rezultate.
Proces koji se trenutno koristi za stvaranje većine sintetičkih dijamanata – koji se koristi za širok spektar industrijskih procesa, elektronike, pa čak i kvantnih računara – traje nekoliko dana i zahteva mnogo veći pritisak. Ako ova nova tehnika ispuni svoj potencijal, izrada dijamanata će postati mnogo brža i mnogo lakša.
„Opšti pristup korišćenja tečnih metala mogao bi da ubrza i unapredi rast dijamanata na različitim površinama, a možda i da olakša rast dijamanata na malim česticama dijamanata (semena),“ pišu istraživači.
