Umělé diamanty: jak vypadají, jak se získávají a kde se používají?

Diamanty vynikají svou jedinečnou hustotou struktury, která umožňuje kameni odolávat velkému zatížení a vysokým teplotám. Tato vlastnost se využívá ve vesmírném výzkumu a vývoji, při výrobě lékařských přístrojů a přesných hodinek a v jaderném průmyslu. Nádherný minerál se po vybroušení promění v diamant, který je klenotníky velmi ceněný. Moderní technologie umožňují jeho vytvoření v umělých podmínkách, snížení ceny bez ztráty kvality.

Pro aktivní využití v průmyslovém měřítku se umělé diamanty vyrábí již od roku 1993. Jejich kvalita byla tak vysoká, že klenotníci vyžadovali speciální testy k určení pravosti kamenů. Pro běžného spotřebitele nebyl rozdíl vůbec zřejmý, a tak řada firem začala krystaly používat k tvorbě luxusních šperků.

V moderních laboratořích se pěstuje několik druhů tohoto syntetického kamene: cerusity, fabulity, kamínky, feroelektrika, moissanity. Za nejkrásnější a nejčistší kostku oxidu zirkoničitého, která se nazývá "kubická zirkonie", je považována. Používá se v mnoha oblastech průmyslu a doplňuje kolekce módních domů Thomas Sabo a Pandora.

Klíčové vlastnosti kultivovaných diamantů:

• nízké náklady ve srovnání s přírodními kameny (cena je 10-15krát nižší);
• snadné řezání;
• žádné skryté vady ovlivňující tvrdost (vzduchové bubliny, praskliny);
• plná imitace skutečného diamantu po vybroušení.

Mezi milovníky krásných kamenů se názory dělily i na vlastnosti nepřirozeného kamene. Někteří z nich věří, že pouze skutečný diamant je schopen zahnat zlé duchy, chránit svého majitele před poškozením a zlým okem a pomoci mu v obchodních záležitostech.

Umělé kameny byly v posledních letech vyvinuty známými značkami Diamond Foundry, Helzberg's Diamond Shops a LifeGem. Tento podnik ve Spojených státech je považován za nejziskovější a nejslibnější, protože poškození životního prostředí je minimální. Mnohé geologické experimenty navíc dokazují, že období tvorby diamantů v přírodě skončilo. Rozvoj nových ložisek se proto brzy stane minulostí.

Skutečné diamanty jsou populární po staletí. Drahé diamanty zdobily královské šaty a koruny, byly zděděny a zapsány do zlatých rezerv státní pokladny mnoha zemí. I dnes jsou fasetové minerály tou nejlepší investicí a každým rokem jen zvyšují hodnotu.

První umělý diamant získali v roce 1950 švédští vědci v laboratoři ASEA. Po průzkumu jejich zkušenosti zopakovala americká společnost General Electric v roce 1956 a zlepšila technologii. V průběhu několika desetiletí se objevily nové metody a vývoj, které umožnily změnit odstín, tvar a velikost syntetického minerálu. V roce 1967 byl získán patent na pěstování šperkových kamenů.

Historie jejich výroby v Sovětském svazu začíná prvním kamenem, který byl syntetizován v Ústavu fyziky a vysokého tlaku koncem 50. let minulého století. Aktivní práci v tomto směru však provádí vědec OI Leipunsky, který v roce 1946 publikoval mnoho vědeckých prací a výpočtů.

Skutečný průlom nastal na počátku 60. let minulého století, kdy mladí vědci z Moskevské vysokotlaké laboratoře vytvořili speciální lis. S jeho pomocí bylo možné založit velkovýrobu těžkých kamenů: objem dosahoval tisíc karátů za den. Všechny vyrobené průmyslové diamanty byly použity pro potřeby raketové a strojírenské výroby, byly exportovány a přinášely miliardové zisky.

V posledních letech byly v Rusku vyvinuty nové technologie soukromými klenotnickými domy a vědeckými laboratořemi.

Umělé diamanty vypěstované v laboratořích předních chemických společností je obtížné odlišit od skutečných kamenů z hlediska průhlednosti a jasu. Všechny známé metody však vyžadují velké investice a jsou pracné.

HPHT neboli High Pressure, High Temperature je nejběžnější technologií. Vědci zasadili do základu syntetické kubické zirkonie skutečné kameny o velikosti 0,5 mm. Ve speciální komoře se podle principu činnosti, připomínající autokláv, vytváří kombinace teploty minimálně 1400 °C a tlaku 55 000 atmosfér. Na přírodní bázi se nanášejí různé chemické sloučeniny a grafitové vrstvy.

Po 10 dnech takové expozice se vytvoří silné sigma vazby, spáry kolem základny se zformují do tvrdého a průhledného kamene.

Tato technologie je jednou z prvních v pěstování umělých minerálů. Je široce používán, když je potřeba vytvořit obzvláště silný a ostrý diamantový povlak, pro vytvoření vysoce kvalitních diamantů. Všechny komponenty a diamantový substrát jsou umístěny ve speciálních komorách, které vytvářejí vakuum. Po naplnění metanem začíná vystavení mikrovlnným paprskům, dobře známým z práce mikrovlnné trouby. Při vysokých teplotách se chemické sloučeniny uhlíku začnou tavit a spojovat se s bází.

Technologie CVD produkuje vysoce kvalitní diamanty, které svými vlastnostmi nejsou horší než ty skutečné. Na jejich základě se vyvíjí technologie, která v oftalmologii nahradí odolné počítačové desky, dielektrika a ultratenké skalpely.

Jedním z nejnovějších vývojů je metoda explozivní syntézy. Je založena na kombinaci prudkého zahřátí chemické směsi pomocí výbuchu a následného zmrazení vzniklého minerálu. Výsledkem je přirozeně se vyskytující syntetický diamant vyrobený z krystalického uhlíku. Ale vysoká cena nutí chemiky hledat nové možnosti pro syntézu kamenné hmoty.

Mezi všemi diamanty zaujímají syntetické kameny pouze 10 % trhu. K výrobě dámských šperků se používají levné krystaly kubické zirkonie. Slavné módní domy jimi zdobí večerní šaty, kabelky a boty a používají je v exkluzivní výzdobě.

Více než 90 % umělých diamantů se používá v průmyslu. Hlavní směry:

• vysoce přesné brusky, nástroje pro řezání tvrdých materiálů;
• výroba mikroelektroniky a počítačů;
• obranný průmysl;
• robotika;
• unikátní lasery pro oční chirurgii;
• strojírenství;
• nové obráběcí stroje v metalurgii;
• raketová věda.

Mezi nedávné pokroky patří použití syntetického diamantu k výrobě umělé čočky. Transplantační operace ukázaly, že díky jasnosti a snadnému řezu je implantát pro pacienta ideální.

Průmysl vyrábí syntetický diamant, který je natolik podobný přírodnímu krystalu, že k jeho identifikaci je zapotřebí řada laboratorních testů. Pojďme se podívat na nejčastější rozdíly.

• Všechny uměle vypěstované diamanty mají speciální razítko. Udává název společnosti nebo laboratoře, která produkt vyrobila.

• Ke kontrole je lepší použít výkonný mikroskop než lupu. V dílnách se defekty zjišťují pomocí spektrografu a osvětlují se ultrafialovými paprsky.

• Skutečné diamanty nereagují na elektromagnetická pole. Tuto vlastnost můžete použít jako testovací metodu: syntetický kámen je přitahován silným magnetem.

• Pokud je potřeba diamant identifikovat doma, umístí se na tlustý bílý papír. Podrobná kontrola odhalí růstové zóny, které vznikají, když se pod vysokým tlakem vytvoří vrstva uhlíku.

• Přírodní kameny jsou vytvořeny z nejmenších monokrystalů, proto mají homogenní strukturu. Při podrobném pohledu pod mikroskopem se zdá, že nepřirozené produkty jsou složeny z mnoha mikroskopických krystalů.

Za pouhých 10-15 sekund umožňují rozlišit syntetiku od přírodního kamene s přesností 95-98%, poskytují maximum informací o kvalitě a struktuře krystalu.

Výroba syntetických diamantů je popsána v dalším videu.