Världens största diamantföretag, De Beers, meddelade nyligen att det skulle börja sälja ädelstenar av syntetiska diamanter för första gången i sin 130-åriga historia. Konstgjorda diamanter har tillverkats sedan 1950 -talet men De Beers har länge motstått att flytta in på den syntetiska marknaden. Företaget tror nu att tekniken är tillräckligt effektiv för att producera stora mängder syntetiska diamanter med kvaliteten på de bästa ädelstenarna. Hur fungerar denna process exakt?

Diamant värderas högt som en transparent ädelsten som gnistrar som ingen annan. Det är också ett av de hårdaste av alla material och känns kallt vid beröring. Alla dessa anmärkningsvärda attribut beror på det helt regelbundna arrangemanget av atomer inuti diamantkristallen och alla dessa atomer är exakt desamma - de är kol.

Små brister i detta arrangemang, om en atom är på fel ställe, saknas eller av ett annat element, kan leda till stora förändringar i diamantens färg. Till exempel, byta ut en kolatom var tionde, 000 med en kväveatom skulle göra en transparent ädelsten brun.

Att få kolatomer att ordna i denna perfekta kristall är inte lätt och det kan inte hända naturligt på jordens yta eftersom kol här föredrar att bilda kristaller av grafit, det mjuka svarta, material vi använder i blyertspennor. I denna miljö, kolatomer tenderar också att lättare fästa vid andra atomer som syre och väte än till varandra. Detta innebär att även att göra rena grafitkristaller är svårt.

Naturliga diamanter är gjorda djupt inne i jorden där, Väldigt sällan, rätt ingredienser vid rätt temperatur och tryck förs samman och transporteras sedan till ytan under miljontals år. De första konstgjorda diamanterna gjordes i laboratoriet genom att replikera dessa förhållanden i stora maskiner, och det är fortfarande så att små diamanter för industriella skärverktyg tillverkas idag.

Det är också möjligt att tillverka konstgjorda diamantkristaller av hög kvalitet genom att odla lager av kolatomer en i taget med metan. Detta görs genom att avlägsna väte från metanmolekyler i superrena kärl med varma plasma. Allt kol tvingas sedan växa till diamantkristaller, snarare än till en av de många andra typerna av kol som grafit, grafen eller buckminster fulleren (såvida du naturligtvis inte vill odla kombinationer av dessa mycket olika material).

Utmaningen är att göra denna process, känd som kemisk ångavsättning (CVD) kostnadseffektiv. De Beers tror nu att den har nått denna punkt och planerar att förlänga produktionen vid anläggningen i Ascot i Storbritannien och vid en ny diamantfabrik i USA.

Att kontrollera renheten hos dessa kristaller öppnar också nya möjligheter för att använda diamant. Till exempel, det är möjligt att använda varje atomförorening som en liten fackla som producerar en enda ljuspartikel fri från störningar från sina närliggande atomer i kristallen. Detta kan användas för att lagra en enda bit information för en speciell "kvant" dator. Föroreningar av bor, samt att producera värderade djupblå eller svarta diamanter, används för att göra diamanter som leder elektricitet, tillhandahålla ett alternativt material till kisel eller metaller under extrema förhållanden som i rymden.

Varje naturlig diamant har ledtrådar om sin unika historia och det är möjligt att avslöja dess ursprung genom att inspektera den med de senaste instrumenten. Konstgjorda diamanter bär också denna information och skillnader i hur de lyser i ultraviolett ljus används regelbundet för att skilja naturliga från syntetiska ädelstenar. Så även om diamantens perfektion inte kan ifrågasättas av det mänskliga ögat, deras små brister är alltid där för att avslöja deras dolda historier och deras individualitet.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.