Sự xuất hiện của kim cương nhân tạo
Tổng hợp kim cương
Mật độ và áp suất
Kim cương có mật độ 3,52 g/cm³, và do thành phần duy nhất (cacbon nguyên chất), mật độ của nó rất ổn định. Mật độ của kim cương gần gấp đôi so với bất kỳ vật liệu gốc cacbon nào khác. Than chì nguyên chất có mật độ 2,25 g/cm³, nhưng mật độ của các vật liệu than chì thông thường không đạt đến 1,8 g/cm³. Điều này khẳng định rằng quá trình tổng hợp kim cương đòi hỏi áp suất cực cao.
Chuyển đổi nhiệt động lực học
Năm 1872, các nhà vật lý người Áo đã phát hiện ra entropy, một thuộc tính vĩ mô của vật chất, đề cập đến mức độ hỗn loạn (bất thường) trong sự sắp xếp của các nguyên tử. Việc nung nóng cuối cùng sẽ làm cho sự sắp xếp của các nguyên tử trở nên hỗn loạn, làm tăng giá trị entropy, trong khi việc tác dụng áp suất sẽ làm cho sự sắp xếp của các nguyên tử trở nên đều đặn, làm giảm giá trị entropy.
Tác dụng của áp suất thường ngược lại với tác dụng của nhiệt độ. Ví dụ, với carbon: nén than chì có thể biến nó thành kim cương, trong khi nung nóng kim cương có thể biến nó trở lại thành than chì (nén làm giảm thể tích, trong khi nung nóng làm tăng thể tích).
Các phương pháp tạo áp suất
- Nhiệt độ và áp suất cao cơ học
- PVD (Phương pháp lắng đọng hơi vật lý)
- CVD (Phương pháp lắng đọng hơi hóa học)
- Xúc tác
- Phương pháp laser (sử dụng CO₂ làm nguồn carbon)
- Phương pháp nổ
Sự phát triển của kim cương nhân tạo
Kim cương nhân tạo có rất nhiều ứng dụng. Chúng cực kỳ cứng và có độ dẫn nhiệt gấp năm lần đồng, khiến chúng trở nên rất có giá trị trong các ứng dụng công nghiệp. Ngày càng nhiều quốc gia đầu tư vào ngành công nghiệp kim cương nhân tạo, và kích thước cũng như chất lượng của những viên kim cương được sản xuất liên tục được cải thiện, từ dạng bột siêu mịn và hạt nhỏ đến những viên kim cương nhân tạo chất lượng đá quý nặng tới 34 carat.
