Dvě metody výroby syntetických diamantů
| HPHT | CVD |
| HPHT je zkratka pro "High Pressure High Temperature", což v překladu znamená "vysoký tlak a vysoká teplota". Tato metoda výroby syntetických diamantů tak odráží podmínky, za kterých probíhá růst krystalů - v prostředí extrémně vysokého tlaku a teploty, které napodobují podmínky vzniku přírodních diamantů v zemském plášti. Při metodě HPHT jsou teploty typicky 1300-1600°C a tlak okolo 5 GPa. Tyto extrémní hodnoty jsou nezbytné pro přeměnu uhlíku na diamantovou strukturu. | CVD je zkratka pro "Chemical Vapor Deposition", v překladu "chemická depozice z plynné fáze" nebo přírůstání z plynné směsi. Při této metodě se diamant vytváří chemickou reakcí plynných uhlovodíků, obvykle metanu, na povrchu malého diamantového substrátu při teplotě 800-1200°C. Plyny se v reaktoru štěpí na radikály a atomy uhlíku, které se postupně ukládají na substrát a vytváří vrstvu syntetického diamantu. Název CVD tak odráží princip této chemické depozice z plynné fáze. |
Existují efektivní metody na výrobu syntetických diamantů, ale zkušený odborník dokáže rozlišit syntetický a přírodní původ diamantu.
Principy a metody výroby diamantů jsou velmi dobře popsané ve videu společnosti Element6, která je součástí skupiny DeBeers:
HPHT syntetické diamanty
Diamanty jsou vytvářeny krystalizací uhlíku za vysokého tlaku a teploty: Tyto podmínky napodobují prostředí v zemském plášti, kde dochází k přeměně uhlíku na diamant.
Růst diamantu probíhá na zárodku. Zárodek je malý krystal diamantu, kolem kterého se postupně ukládají další vrstvy uhlíku.
Používají se extrémní podmínky: Tlak 5-6 GPa a teplota 1300-1600°C jsou optimální pro růst krystalu.
Jako rozpouštědlo uhlíku slouží kovy: Nejčastěji se používají Fe, Ni, Co nebo jejich slitiny. Kovy se proto mohou zabudovávat do struktury diamantu.
Barva HPHT diamantů: Může být bezbarvá nebo zabarvená žlutě, modře či růžově v závislosti na příměsích.
Charakteristiky HPHT Syntetických diamantů
Specifické Růstové sektory: Vznikají v důsledku rychlého růstu krystalu v určitých směrech.
Kovové inkluze: Pocházejí z kovových rozpouštědel použitých při růstu (Fe, Ni, Co).
Anomální luminescence: Oranžová až červená fluorescence namísto modré u přírodních diamantů. Reakce na SW UV je silnější než na LW UV
Velmi častá je silná fosforescence po vystavení SW UV záření a právě toto je jedna z vlastností, která pomáhá identifikovat HPHT lab-grown diamanty
Výroba HPHT lab-grown diamantů se dnes nachází zejména v Číně a Rusku:
V Číně se nachází mnoho továren na výrobu syntetických diamantů metodou HPHT. Tyto továrny používají obrovské lisy, které vytvářejí extrémní tlak a teplotu potřebnou k růstu syntetických diamantů z uhlíkových krystalů. Každý reaktor může vážit až 50 tun. Čína vyrábí přibližně 60% světové produkce syntetických diamantů, převážně metodou HPHT.
Energie potřebná pro provoz těchto továren je z velké části získávána ze spalování uhlí. V roce 2020 pocházelo v Číně 63% elektřiny z uhelných elektráren. Vysoká energetická náročnost výroby syntetických diamantů, spojená s využíváním neobnovitelných zdrojů energie, vede k vysokým emisím skleníkových plynů.
- HPHT syntetické diamanty mají fluorescenci pod SWUV výrazně oranžovou až červenou
- HPHT mají také výraznou fosforescenci pod SWUV
HPHT diamanty často fosforeskují po expozici SWUV, na rozdíl od přírodních diamantů
CVD lab-grown diamanty
Technologie CVD (Chemical Vapor Deposition): Diamant přirůstá z plynné směsi chemickou depozicí na takzvaném diamantovém "semínku", tedy plátku syntetického diamantu.
Jak probíhá výroba CVD lab-grown diamantů je velmi dobře popsané ve videu společnosti Element6, která je součástí skupiny DeBeers:
Zdroje uhlíku:Jako zdroj uhlíku slouží plyny methan, acetylen apod.
Podmínky růstu: Mírnější než u HPHT - tlak pod 100 kPa, teplota 800-1200°C
Barva a vlastnosti: Barva bývá nejčastěji nažloutlá, lze vyrobit i bezbarvé kameny, neobsahuje kovové příměsi, ale mohou být přítomny jiné inkluze. Barva bývá velmi často následně upravována metodou HPHT, čímž se dosahuje vysokých barev D-F-
- Syntetické diamanty vytvořené metodou CVD reagují na SUV oranžově až červeně
- Syntetické diamanty vyrobené metodami HPHT nebo CVD obvykle reagují více při kratších UV vlnových délkách (SWUV), zatímco u přírodních diamantů je to naopak
