การถือกำเนิดของเพชรเลี้ยง

ในปี พ.ศ. 2339 นักเคมีชาวอังกฤษ สมิธสัน เทนนันต์ พิสูจน์ว่า “เพชรไม่ใช่สิ่งอื่นใดนอกจากคาร์บอนธรรมดา” ถูกต้องแล้ว เพชรเป็นไอโซเมอร์ของคาร์บอนบริสุทธิ์ เช่นเดียวกับกราไฟต์ ดังนั้นมนุษย์จึงไม่เคยละทิ้งการสำรวจวิธีการสร้างเพชรเทียมหลังจากผ่านไป 157 ปี จึงได้มีการค้นพบว่าปัจจัยสำคัญในการเปลี่ยนคาร์บอนให้เป็นเพชรได้สำเร็จคือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ในปีพ.ศ. 2497 บริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริก (GE) ของสหรัฐอเมริกาประสบความสำเร็จในการค้นพบว่าเหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิลจากโลหะกลุ่มเหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับเพชรสังเคราะห์ และหลังจากได้รับการยืนยันถึงความสามารถในการทำซ้ำได้แล้ว จึงได้ประกาศความสำเร็จในการสังเคราะห์เพชรโดยใช้วิธีไฮโดรสแตติกหลอมโลหะ (เรียกย่อๆ ว่า GE method) เป็นที่เรียบร้อยแล้ว แต่ในความเป็นจริง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2496 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จาก ASEA ในสวีเดนได้สังเคราะห์เพชรเทียมสำเร็จแล้ว อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีหนึ่งก็คือว่า ในเวลานั้นยังไม่มีการค้นพบถึงประโยชน์ใช้สอยของเพชรสังเคราะห์ ในขณะที่อีกทฤษฎีหนึ่งก็คือว่า การทดลองในเวลานั้นยังขาดข้อมูลที่สมบูรณ์ที่ตีพิมพ์.

การสังเคราะห์เพชร

ความหนาแน่นและแรงดัน

ความหนาแน่นของเพชรคือ 3.52g/cm3 เนื่องจากมีองค์ประกอบเดียว (คาร์บอนบริสุทธิ์) ความหนาแน่นของเพชรจึงมีเสถียรภาพมาก เพชรมีความหนาแน่นเกือบสองเท่าของวัตถุอื่นๆ ที่ทำจากคาร์บอน ความหนาแน่นของกราไฟท์บริสุทธิ์คือ 2.25g/cm3 แต่ความหนาแน่นของวัสดุกราไฟท์ทั่วไปไม่ถึง 1.8g/cm3 สิ่งนี้ยืนยันว่าจำเป็นต้องใช้แรงดันสูงมากในการสังเคราะห์เพชร

การแปลงเทอร์โมไดนามิก

ในปี พ.ศ. 2415 นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียค้นพบว่าเอนโทรปี ซึ่งเป็นคุณสมบัติในระดับมหภาคของสสาร หมายถึงความไม่เป็นระเบียบ (ไม่สม่ำเสมอ) ของการจัดเรียงอะตอม ผลขั้นสุดท้ายของความร้อนคือ ทำให้การจัดเรียงอะตอมเกิดความไม่เป็นระเบียบและเพิ่มค่าเอนโทรปี ในขณะที่ความดันจะทำให้การจัดเรียงอะตอมเป็นปกติและลดค่าเอนโทรปีลง

ผลกระทบของแรงดันมักจะตรงข้ามกับผลกระทบของอุณหภูมิ เช่น ในกรณีของคาร์บอน การสร้างแรงดันให้กับกราไฟต์จะเปลี่ยนเป็นเพชร ในขณะที่การให้ความร้อนกับเพชรจะเปลี่ยนกลับเป็นกราไฟต์อีกครั้ง (การสร้างแรงดันจะทำให้ปริมาตรของกราไฟต์ลดลง ขณะที่การให้ความร้อนจะทำให้ปริมาตรเพิ่มขึ้น)

วิธีการสร้างแรงกดดัน

  1. แรงดันเชิงกลที่อุณหภูมิสูง
  2. การสะสมไอทางกายภาพ PVD
  3. การสะสมไอเคมี CVD
  4. วิธีการเร่งปฏิกิริยา
  5. วิธีการเลเซอร์ (ใช้ CO₂ เป็นแหล่งคาร์บอน)
  6. วิธีการระเบิด

การพัฒนาเพชรเลี้ยง

เพชรเลี้ยงสามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย มีความแข็งมาก และมีค่าการนำความร้อนได้ดีกว่าทองแดงถึง 5 เท่า จึงมีคุณค่าอย่างยิ่งในการใช้งานทางอุตสาหกรรม มีหลายประเทศที่ลงทุนในอุตสาหกรรมเพชรเลี้ยงมากขึ้นเรื่อยๆ โดยขนาดและคุณภาพของผลผลิตมีตั้งแต่ผงขนาดเล็กและเม็ดละเอียดไปจนถึงเพชรเลี้ยงเกรดอัญมณี 34 กะรัต โดยมีการทำลายสถิติอยู่เรื่อยๆ

Scroll to Top