De Beers para vender diamantes sintéticos: veja como eles são feitos

Aug 04, 2023

Professor de Física de Materiais, Aberystwyth University

Andrew Evans recebe financiamento do EPSRC, da UE (WEFO) e da Element Six.

A Aberystwyth University fornece financiamento como membro do The Conversation UK.

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A maior empresa de diamantes do mundo, a De Beers, anunciou recentemente que começaria a vender gemas de diamantes sintéticos pela primeira vez em seus 130 anos de história. Diamantes artificiais são fabricados desde a década de 1950, mas a De Beers resiste há muito tempo a entrar no mercado sintético. A empresa agora acredita que a tecnologia é eficiente o suficiente para produzir grandes quantidades de diamantes sintéticos com a qualidade das melhores gemas. Como exatamente esse processo funciona?

O diamante é altamente valorizado como uma pedra preciosa transparente que brilha como nenhuma outra. É também um dos materiais mais duros e frio ao toque. Todos esses atributos notáveis ​​dependem do arranjo perfeitamente regular dos átomos dentro do cristal de diamante e todos esses átomos são exatamente os mesmos – eles são carbono.

Pequenas imperfeições nesse arranjo, seja um átomo no lugar errado, ausente ou de um elemento diferente, podem levar a grandes mudanças na cor do diamante. Por exemplo, substituir um átomo de carbono em cada 10.000 por um átomo de nitrogênio tornaria uma gema transparente marrom.

Conseguir que os átomos de carbono se organizem nesse cristal perfeito não é fácil e não pode acontecer naturalmente na superfície da Terra, já que o carbono aqui prefere formar cristais de grafite, o preto macio, material que usamos nas pontas dos lápis. Nesse ambiente, os átomos de carbono também tendem a se ligar mais facilmente a outros átomos, como oxigênio e hidrogênio, do que entre si. Isso significa que até mesmo fazer cristais de grafite puro é difícil.

Os diamantes naturais são feitos nas profundezas da Terra, onde, muito raramente, os ingredientes certos na temperatura e pressão certas são reunidos e depois transportados para a superfície ao longo de milhões de anos. Os primeiros diamantes artificiais foram feitos em laboratório, replicando essas condições em enormes máquinas, e ainda é assim que pequenos diamantes para ferramentas de corte industriais são feitos hoje.

Também é possível fazer cristais de diamante artificiais de alta qualidade, cultivando camadas de átomos de carbono, uma de cada vez, usando metano. Isso é feito retirando o hidrogênio das moléculas de metano em vasos superlimpos usando plasmas quentes. Todo o carbono é então forçado a crescer em cristais de diamante, em vez de em um dos muitos outros tipos de carbono, como grafite, grafeno ou fulereno de buckminster (a menos, é claro, que você queira cultivar combinações desses materiais muito diferentes).

O desafio é tornar esse processo, conhecido como deposição química de vapor (CVD), econômico. A De Beers agora acredita que chegou a esse ponto e planeja estender a produção em sua fábrica em Ascot, no Reino Unido, e em uma nova fábrica de diamantes nos EUA.

Controlar a pureza desses cristais também abre novas oportunidades para o uso do diamante. Por exemplo, é possível usar cada impureza atômica como uma pequena tocha que produz uma única partícula de luz livre da interferência de seus átomos vizinhos no cristal. Isso pode ser usado para armazenar um único bit de informação para um computador "quântico" especial. Impurezas de boro, além de produzir valiosos diamantes azuis ou negros, são usadas para fazer diamantes que conduzem eletricidade, fornecendo um material alternativo ao silício ou metais em condições extremas, como no espaço.

Cada diamante natural carrega pistas sobre sua história única e é possível revelar sua origem inspecionando-o com instrumentos de última geração. Os diamantes artificiais também carregam essa informação e as diferenças na maneira como brilham na luz ultravioleta são regularmente usadas para distinguir as gemas naturais das sintéticas. Portanto, mesmo que a perfeição do diamante não possa ser questionada pelo olho humano, suas pequenas imperfeições estão sempre lá para revelar suas histórias ocultas e sua individualidade.