Sở hữu 1 viên kim cương (dù chỉ là kim cương nhân tạo) là mong muốn của nhiều người, nhưng có bao giờ bạn nghĩ rằng mình có thể tạo ra được viên kim cương chưa?
Khoa học nói, bạn hoàn toàn có thể làm được điều đó - tạo ra viên kim cương nhân tạo nhờ 1 vật dụng quen thuộc... lò vi sóng.
Không giống với kim cương giả rẻ tiền được làm từ khốizirconia, những viên kim cương nhân tạo này có đặc tính vật lý và thành phần hóa học giống như kim cương thật.
Chúng được làm từ 1 hạt carbon đặt trong lò vi sóng với metan hoặc 1 loại khí chứa carbon khác.
Nhiệt độ cực cao trong buồng sẽ tạo ra 1 ánh sáng plasma hình cầu.Trong điều kiện này, các hạt carbon sẽ trở thành những viên kim cương.
Quá trình tạo ra kim cương bằng cách này có thể kéo dài 10 tuần. Các viên kim cương nhân tạo được tạo ra bằng cách này hoàn hảo tới mức chỉ máy móc mới phân biệt được nó là kim cương nhân tạo.
Cho đến nay, kim cương nhân tạo chiếm 1 phần không nhỏ trong tổng thể thị trường kim cương toàn cầu trị giá tới 80 tỷ đô la Mỹ.
Một báo cáocủa Bloomberg bật mí, vào năm 2014,sản lượng kim cương nhân tạo được sản xuất trong phòng thí nghiệm đạt 360.000 carat.
Trong khi đó, sản lượng đá quý khai thác từ thiên nhiên trong năm 2013 lên tới 146 triệu carat. Sản lượng kim cương nhân tạo có thể tăng lên 2 triệu carat trong năm 2018 và 20 triệu carat trong năm 2026.
Hãng chuyên khai thác đá quý De Beers cho biết, nghiên cứu của họ chỉ ra - người tiêu dùng không đánh đồng đá quý nhân tạo với đá quý tự nhiên.
Hơn nữa, theo họ, những viên đá quý nhân tạo chỉ có thể cạnh tranh với trang sức đơn thuần.
Được biết, một viên kim cương nhân tạo 1 carat được bán với giá 6.000 USD (tương đương 134 triệu đồng), mức giá cho một viên kim cương tự nhiên cùng kích thước là 10.000 USD (224 triệu đồng).
Chính bởi vậy, Vishal Mehta - giám đốc điều hành của IIA (Singapore) cho biết: "Chúng tôi đang tạo ra một ngành công nghiệp mới".
Tuy nhiên, ông Mehta không tiết lộ chi phí sản xuất một viên kim cương trong phòng thí nghiệm. Dẫu vậy, việc lựa chọn sử dụng 1 viên kim cương nhân tạo là lựa chọn thân thiện với môi trường.
Nguồn: Sciencealert
Vì kim cương tự nhiên rất đắt tiền, kim cương nhân tạo được sản xuất để thay thế cho những người không có khả năng mua kim cương đắt tiền và do đó làm tăng sự quan tâm để biết kim cương nhân tạo được sản xuất như thế nào. Kim cương là một chất tự nhiên được tìm thấy trong bề mặt trái đất. Nó không chỉ là chất cứng nhất mà còn là một trong những chất có giá trị nhất. Nó đã được sử dụng như một vật trang trí bởi con người bắt đầu từ thời xa xưa. Kim cương là biểu hiện của tình yêu và do đó trao đổi bởi các cặp vợ chồng kết hôn hoặc được trao đổi. Đối với những người không thể mua kim cương đắt tiền, có tùy chọn để tìm kim cương nhân tạo. Bài viết này cố gắng giải thích các phương pháp liên quan đến việc chế tạo kim cương tổng hợp.
Kim cương nhân tạo được tạo ra như thế nào - Sự thật về Kim cương nhân tạo
Kim cương nhân tạo về mặt hóa học giống như kim cương tự nhiên
Kim cương nhân tạo cũng được gọi là kim cương nuôi cấy hoặc kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm. Chúng được tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ phức tạp bên trong môi trường được kiểm soát chặt chẽ nhằm mô phỏng các điều kiện dẫn đến sự hình thành kim cương thật bên trong lớp vỏ trái đất. Trên thực tế, kim cương nhân tạo giống hệt kim cương tự nhiên khi có liên quan đến thành phần hóa học của chúng. Kim cương nhân tạo có thể không màu cũng như màu. Những viên kim cương tổng hợp này có giá rất hợp lý so với kim cương được tìm thấy tự nhiên.
Kim cương nhân tạo khác với chất kích thích
Kim cương nhân tạo đã xuất hiện trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, có sẵn nhiều chất khác như zirconia khối và Moissanite trông giống kim cương nhưng chúng rẻ hơn nhiều và không phải là kim cương. Đây là lý do tại sao chúng được các chuyên gia trong ngành gọi là chất kích thích. CZ bắt chước vẻ ngoài của một viên kim cương nhưng nó không phải là kim cương. Kim cương nhân tạo là kim cương nhân tạo được trồng trong phòng thí nghiệm có thành phần và tính chất tương tự như kim cương thật.
Đó là vào năm 1893, những viên kim cương nhân tạo đầu tiên được tạo ra trong phòng thí nghiệm bởi Henri Moissan. Ông đã đề xuất một lý thuyết rằng kim cương có thể được tạo ra thông qua quá trình kết tinh carbon bằng cách đặt nó dưới áp suất sử dụng sắt nóng chảy. Ông đã tạo ra lò hồ quang điện để đạt được nhiệt độ cao khoảng 3500 độ C. Các thí nghiệm của ông đã được nhiều nhà khoa học nhân rộng và cải tiến. Năm 1954, những viên kim cương nhân tạo có bán sẵn đầu tiên đã được sản xuất. Họ bắt được trí tưởng tượng của người dân, nhưng chúng vẫn đắt tiền vì chúng được sản xuất để sử dụng cho mục đích công nghiệp.
Kim cương nhân tạo được làm như thế nào -Methods
Nhiệt độ cao áp suất cao (HPHT)
Đúng như tên gọi, đây là phương pháp mô phỏng các điều kiện giống hệt với những gì hiện diện dưới bề mặt trái đất. Áp suất rất cao được áp dụng cho carbon dưới nhiệt độ rất cao để chuyển đổi nó thành kim cương. Phương pháp này sử dụng máy ép đai với áp suất cao được áp dụng thông qua đe. Nhiệt độ cao đạt được với sự trợ giúp của dòng điện sưởi ấm. Có một trung tâm tăng trưởng chứa tất cả các vật liệu cần thiết để tạo ra kim cương nhân tạo. Chúng bao gồm than chì tinh khiết và tinh chế (carbon), một hạt kim cương nhỏ và chất xúc tác làm từ kim loại hỗn hợp để đẩy nhanh quá trình. Ở nhiệt độ cao 1300 độ C và áp suất 50000 atm, chất xúc tác tan chảy và than chì hòa tan trong dung dịch kim loại này. Việc làm mát dung dịch này được thực hiện trong vài ngày sau đó carbon lấy cấu trúc của một viên kim cương. Nó được làm sạch, cắt và đánh bóng để cho nó trông giống như một viên kim cương thật. Điều cần thiết là phải theo dõi tất cả các điều kiện áp suất và nhiệt độ trong suốt quá trình để có được kim cương có chất lượng mong muốn.
Lắng đọng hơi hóa chất
Trong phương pháp này, khí hydro và carbon được gửi bên trong một buồng. Nhiệt độ cao được duy trì bên trong buồng bằng cách sử dụng dây tóc và lò vi sóng. Những khí này bị phá vỡ vì nhiệt độ cao và sau đó áp suất cao và nhiệt độ cao được áp dụng để tạo ra kim cương. Phương pháp này đã trở nên rất phổ biến ngày nay vì nó cho phép kiểm soát tốt hơn nhiều và cũng có thể thu được những viên kim cương lớn. Tuy nhiên, CVD là một phương pháp rất tốn kém so với HPHT.
Hình ảnh lịch sự:
- Kim cương tổng hợp Apollo của Steve Jurvetson (CC BY 2.0)
Kim cương nhân tạo hay kim cương tổng hợp là loại đá được sản xuất với ánh quang, tính chất vật lý giống như một viên kim cương tinh khiết và do con người và máy móc hiện đại làm ra, năm 1797 phát hiện kim cương là cacbon tinh khiết.
Kim cương nhân tạo có tính chất vật lý và hóa học giống như kim cương thiên nhiên. Kim cương nhân tạo có thành phần là C, trọng lượng riêng là 3,52, chiết suất 2,417[1]. Có những loại kim cương nhân tạo có thể chịu được áp suất gấp 1,3 triệu lần áp suất không khí theo một chiều nhất định, vẫn an toàn dưới áp suất gấp 600.000 lần từ các chiều khác nhau, và rắn hơn kim cương trong tự nhiên. Không giống như kim cương tự nhiên ở dạng tinh thể, kim cương mới thuộc về vật chất vô định hình.[2]
Sự hình thành của kim cương tự nhiên đòi hỏi rất cụ thể điều kiện tiếp xúc với các vật liệu carbon chịu áp lực cao, dao động khoảng từ 4.41 đến 5.88 triệu tấn (4,5 và 6 GPa), nhưng ở một phạm vi nhiệt độ tương đối thấp giữa khoảng 900 và 1.300 °C (1.650 và 2.370 °F).
Một viên kim cương nhân tạo
Nhưng điều khác biệt là kim cương nhân tạo do con người tạo ra trong phòng thí nghiệm trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Kim cương nhân tạo thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp kỹ thuật quang học, các chip điện tử cao cấp. Kim cương nhân tạo được tổng hợp theo 2 phương pháp chính là phương pháp cao áp cao nhiệt HPHT (High pressure, High temperature nghĩa là nhiệt độ cao ở áp suất cao) sử dụng nhiệt độ và áp suất cực kỳ cao nhằm tái tạo môi trường giống như môi trường tái tạo kim cương trong lòng đất và phương pháp bốc hơi lắng tụ hóa học CVD (Chemical Vapor Deposition) sử dụng sự bốc hơi hóa học của hợp chất khí Carbon dưới tác động của tia nhiệt plasma tạo sự phân chia phân tử khí cho đến khi chỉ còn lại nguyên tử cacbon lắng tụ và phát triển trên mầm kim cương có sẵn. Với góc cắt đẹp, sắc sảo và giá thành tương đối hợp lý, đó là những ưu điểm của kim cương nhân tạo. Kim cương nhân tạo và vẻ đẹp của nó đã thu hút sự yêu thích và mong muốn sở hữu của nhiều người, nhất là phái nữ. Hiện tại, thị trường đưa ra nhiều kiểu dáng đa dạng với đủ ánh lấp lánh: hồng, tím, xanh lơ, xanh lá cây, đỏ, đỏ nhạt, cam..., chủ yếu có nguồn gốc từ Hồng Kông, Hà Lan, Bỉ...[3] Những chuyên gia kiểm định hay nhà kinh doanh kim cương lâu năm nếu bằng mắt thường cũng khó có thể phân biệt với kim cương thiên nhiên.
Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng giá thành của kim cương nhân tạo rất cao, do việc tạo ra môi trường giống như tự nhiên để cho ra đời kim cương nhân tạo vô cùng tốn kém và đắt hơn cả kim cương thiên nhiên nên thị trường trang sức thế giới rất hiếm khi dùng kim cương nhân tạo. Những kim cương nhân tạo được quảng cáo rầm rộ trên thị trường, thực chất hầu hết chỉ là đá tổng hợp, thường là Đá Zirconia (Đá CZ) hay Moissanit.[4]
Năm 1953, người ta đã sản xuất ra kim cương nhân tạo có giá thành bằng 50% kim cương thiên nhiên và hiện nay giá thành khoảng 30%. Loại kim cương này tuy có độ cứng hoàn hảo nhưng màu và độ sạch kém, không đạt chuẩn ngọc quý trong trang sức. Năm 1970, Mỹ sản xuất thành công kim cương quý tổng hợp có đầy đủ tính chất hóa học như kim cương thiên nhiên. Tuy nhiên, giá thành của loại này cao hơn kim cương tự nhiên gấp nhiều lần nên hiếm khi xuất hiện trên thị trường.[5]
Nhu cầu kim cương nhân tạo ở những thị trường mới nổi như Trung Quốc và Ấn Độ đang tăng nhanh nhất thế giới, với tốc độ 10-15% mỗi năm.[6] Trung Quốc được kỳ vọng sẽ duy trì vị trí nhà sản xuất kim cương tổng hợp công nghiệp hàng đầu thế giới, với sản lượng hàng năm đạt hơn 4 tỷ carat. Mỹ rất có thể sẽ vẫn là nhà sản xuất và xuất khẩu kim cương chủ chốt trong thập kỷ tới.
Chỉ khoảng 20% sản lượng kim cương trên thế giới được dùng làm trang sức. 80% kim cương kém phẩm chất hơn được sử dụng trong công nghiệp và các ứng dụng nghiên cứu.[6] Theo Báo cáo thị trường kim cương công nghiệp do hãng nghiên cứu thị trường Merchant Research and Consulting (Anh) thực hiện, kim cương tổng hợp chiếm tới 88% lượng kim cương được sử dụng trong công nghiệp. Kim cương nhân tạo có thể được sản xuất trên quy mô lớn và tính chất của sản phẩm tổng hợp này mang lại nhiều ứng dụng.[6]
Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, thời gian gần đây, nhiều loại trang sức gắn đá tổng hợp được quảng cáo rầm rộ với tên gọi kim cương nhân tạo,[7] tuy nhiên, theo nhiều chuyên gia, thị trường hiện chưa có mua bán kim cương nhân tạo thực sự, mà kim cương nhân tạo được quảng cáo sai lầm trên thị trường hiện nay thực chất chỉ là viên đá nhân tạo hay đá tổng hợp, thường là Đá Zirconia (Đá CZ) hay Moissanit được bàn tay con người xử lý để vươn đến độ lấp lánh, độ trong, cứng và đẹp mắt gần như kim cương thật hay kim cương nhân tạo.[4] Tuy nhiên, giới kinh doanh cho rằng đá tổng hợp kém rất xa về độ bền, độ chiếu và cạnh giác mài không sắc nét và bị định giá quá cao, vượt nhiều lần giá trị thực, bởi độ lấp lánh của những viên đá tổng hợp sẽ nhanh chóng phai mờ và trầy xước.[8] Giá của đá Zirconia thấp hơn viên kim cương cùng loại khoảng 1000 - 2000 lần và giá của Moissanit thấp hơn kim cương tự nhiên 15 - 20 lần,[8] thường được quảng cáo sai lầm là kim cương nhân tạo để "thổi giá" cao lên.[1][4]
- A. S. Barnard (2000). The diamond formula: diamond synthesis-a gemological perspective. Butterworth-Heinemann. ISBN 0750642440.
- Michael O'Donoghue (2006). Gems: their sources, descriptions and identification. Butterworth-Heinemann. ISBN 0-75-065856-8.
- K. E. Spear and J. P. Dismukes (1994). Synthetic diamond. Wiley-IEEE. ISBN 0471535893.
- Christoph Wild "CVD Diamond Properties and useful Formula" CVD Diamond Booklet (2008) PDF
- J. Davis (2003). “The New Diamond Age”. Wired Magazine (11.09). Truy cập ngày 6 tháng 6 năm 2009.
- “Putting the Squeeze on Materials”. Bản gốc lưu trữ ngày 20 tháng 11 năm 2008. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2009.
- ^ a b “Lập lờ đá nhái kim cương”. Báo điện tử của Báo Gia đình và Xã hội. Truy cập 7 tháng 6 năm 2014.
- ^ “Kim cương nhân tạo siêu rắn”. Thanh Niên Online. Truy cập 7 tháng 6 năm 2014.
- ^ “Kim cương nhân tạo màu xuất hiện trên thị trường - VnExpress Kinh doanh”. VnExpress - Tin nhanh Việt Nam. Truy cập 7 tháng 6 năm 2014.
- ^ a b c “'Kim cương nhân tạo' bị thổi giá lên bạc triệu”. VnExpress, 07/01/2012. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2012.
- ^ “Đá nhái kim cương”. Thanh Niên Online. Truy cập 7 tháng 6 năm 2014.
- ^ a b c Nhu cầu kim cương nhân tạo tăng mạnh, báo Đất Việt Lưu trữ 2012-11-15 tại Wayback Machine
- ^ “"Sao" Việt kết kim cương nhân tạo”. Bản gốc lưu trữ ngày 2 tháng 9 năm 2011. Truy cập ngày 22 tháng 11 năm 2011.
- ^ a b Loạn kim cương nhân tạo, Doanh nhân Sài Gòn, 4/8/2010 Lưu trữ 2011-11-26 tại Wayback Machine
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Kim cương nhân tạo. |
| Wikisource tiếng Việt có toàn văn tác phẩm về:
a letter refuting an early attempt to create a synthetic diamond. |
- Schulz, William. “First Diamond Synthesis: 50 Years Later, A Murky Picture Of Who Deserves Credit”. Chemical & Engineering News. 82 (5). ISSN 0009-2347.
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kim_cương_nhân_tạo&oldid=68175677”