Novákoviny

Vyrobit umělý diamant bylo pochopitelným snem mnoha vědců celou řadu staletí – na této myšlence je postaven i děj známého románu Hvězda jihu od Julese Verna. Skutečný úspěch se ale dostavil až roku 1954, kdy Tracy Hall ze společnosti General Electric postavil zařízení napodobující podmínky při vzniku přírodních diamantů.

Na rozdíl od zápletky románu Julese Verna se ale skutečný vývoj neubíral k výrobě obrovských kamenů skvělých šperkařských vlastností, ale k produkci průmyslových diamantů vhodných především jako materiál na obráběcí nástroje. Většina diamantů používaných dnes na celém světě v průmyslu je syntetických. Uvádí se, že každý rok je v průmyslu spotřebováno 200 tun drobných diamantů, případně diamantového písku.

Umělé diamanty se dnes nejčastěji vyrábějí jednou ze dvou metod – HPHT (vyvinuta společností General Electric v polovině 20. století) a CVD. Při HPHT se diamanty „pečou“ za vysokých teplot a tlaků, kdežto CVD (Chemical vapor deposition) je podstatně něžnější metoda kondenzace par na vhodném podkladu (známá mimo jiné i z výroby nanotrubek), kterým je zde přímo diamant. Směs vodíku s metanem je při této metodě bombardována nabitými částicemi nebo přímo plazmou. To vyvolá složitou chemickou reakci a následně déšť uhlíku dopadající na podklad, kde ztvrdne ve formě diamantu.

Tvrdší než z přírody

Technologie výroby syntetických diamantů se neustále zlepšuje – jednak pro dosažení lepších parametrů suroviny (především tvrdosti), jednak pro snížení nákladů na výrobu. Roku 2003 například japonští vědci oznámili, že se jim podařilo vytvořit nejtvrdší syntetický diamant na větě. Skupina vedená profesorem geologie Tecuro Irifunem vyšla z čistého uhlíku. Po dobu 5 minut jej zahřála jej na teplotu 1800 až 2500 stupňů Celsia, zatímco syntetické diamanty vyráběné dřívějšími metodami se zahřívají jen na 1500 až 1800 stupňů. Využili také vyššího tlak, než je běžné při tvorbě syntetických diamantů, a získali krystaly velké jeden až tři milimetry. Podle autorů metody jsou téměř dvakrát tvrdší než přírodní diamanty.

Slávě syntetických diamantů možná udělá konec jiná modifikace uhlíku, tzv. fullereny. Jde o struktury tvořené velkým množstvím atomů uhlíku, které mohou mít tvar koulí, trubic nebo extrémně tenkých ploch. Mají unikátní vlastnosti a nabízejí celou řadu velmi zajímavých využití – mimo jiné mohou tvrdostí předčít i nejtvrdší umělé diamanty. Němečtí vědci z univerzity v Bareuthu z nich vytvořili materiál, který se při hustotě o 0,3 % větší, než má diamant, se stal nejtvrdším na světě.

obr: Šperk s moissanitem

„Náš materiál poškodil během experimentu samotné diamanty tak, že je zřetelně poškrábal,“ uvedla vedoucí výzkumného týmu Natalia Dubrovinskaja.

V časech studené války vznikaly umělé diamanty prakaticky nerozeznatelné od pravých (tzv. moissanity), v rámci utajených vojenských výzkumů v USA a v Rusku. Jejich výroba byla totiž natolik drahá, že si ji mohly dovolit jen tyto dvě supervelmoci. Používají se zejména pro speciální radarové systémy, komunikační, vysílací a vysokofrekvenční napájecí systémy, pro bezpečnostní techniku, monitoring zbraní hromadného ničení, zaměřování raketových systémů a jejich zobrazování.

Po rozpadu SSSR se moissanity objevily i na trhu s drahými kameny – a nastal problém. Na rozdíl od umělých diamantů vyráběných staršími metodami je nešlo od přírodních kamenů rozeznat žádnými běžně dostupnými fyzikálními metodami. Transakce využívající těchto ve skutečnosti nepříliš cenných „drahokamů“ byly v 90. letech předmětem bankovních podvodů – byly dávány do zástavy za úvěry, které se pak celkem logicky nikdo neobtěžoval splácet.

Jan A. Novák

Novákoviny

obr: Výroba syntetických diamantů

You have no rights to post comments