يُعد الألماس الطبيعي أقصى المعادن على وجه الأرض، ويتكوّن في باطن الأرض تحت ضغط شديد ودرجات حرارة عالية على مدار مليارات السنين، إلا أنّ الألماس الصناعي يختصر تلك المدّة الزمنية الهائلة إلى وقتٍ قياسي ضمن حدود 15 دقيقة فقط باستخدام تقنيات وأساليب متقدمة، وفقا لبحث كوري حديث.
وفي الحالة الطبيعية قد يصل الضغط إلى عدة غيغاباسكالات، وترتفع درجة الحرارة إلى ما يفوق 1500 درجة مئوية في المنطقة الواقعة تحت القشرة الأرضية بمئات الكيلومترات حيث يتكوّن الألماس.
وتمكن العلماء من إنتاج الألماس الصناعي في ظروف مشابهة، وتُعرف هذه العملية باسم “النمو تحت الضغط الحالي ودرجة الحرارة العالية”، وتتضمن العملية إعدادات قصوى لإذابة الكربون في محلول معدني منصهر مثل الحديد، ومن ثَم وضع بذرة ألماس صغيرة داخل المحلول والتي تعمل بدورها كقالب أو نواة تتشكل حولها الألماسة الجديدة. وعندما يذوب الكربون فإنّه يأخذ بالترسب والتبلور حول النواة تحت ضغط ودرجة حرارة عالية.
إلا أنّ هذه العملية تستغرق وقتا طويلا قد يصل إلى أسبوعين، وتُنتج ألماسات صغيرة لا يزيد حجمها عن حبّة التوت الأزرق. وفي اكتشاف حديث اقترح مَخبريون طريقة بديلة وثورية لإنتاج الألماس الصناعي وفق تقنية “الترسيب الكيميائي للبخار”.
ألماس صناعي في وقت قياسي
فقد طور فريق بحثي من معهد العلوم الأساسية في كوريا الجنوبية تقنية جديدة ثورية نُشِرت في بحث لهم بعنوان “نمو الألماس في المعدن المنصهر عند الضغط الجوي الطبيعي”.
واستخدم الفريق بوتقة من الغرافيت تحتوي على غاليوم مسخَّن كهربائيا مع كمية صغيرة من السيليكون، ويرجع اختيار عنصر الغاليوم لأنّه قادر على تحفيز تكوين الغرافين من الميثان وفقًا لدراسة سابقة.
والغرافين هو مادة متأصلة من الكربون، حيث يكونان متشابهين في التركيب الكيميائي ومختلفين في التركيب البلوري. وأما الميثان فهو مركب كيميائي يحتوي على ذرة كربون واحدة مرتبطة بأربع ذرات من الهيدروجين.
ووُضعت البوتقة داخل حجرة تتسع لـ9 لترات مهيأة خصيصا لهذا الغرض بحيث يتدفق غاز الميثان الغني بالكربون في عملية تستغرق 15 دقيقة فقط، ومثل هذه الحجرات تسمح للباحثين بإجراء تجاربهم بسرعة عالية ضمن تركيزات مختلفة من المعادن والغازات.
واكتشف الباحثون أنّ خليط الغاليوم والنيكل والحديد الممزوج بقليل من السيليكون؛ هو الخليط الأمثل لتحفيز نمو الألماس، في حين أدّى انخفاض درجة الحرارة إلى دفع ذرات الكربون من الميثان نحو قاع البوتقة حيث تتحد لتكوين الألماس حول السيليكون الذي يعمل عمل البذرة لتبلور الكربون.
وأشار التحليل الطيفي أنّ الألماس الناتج بهذه التقنية نقي إلى حدٍ كبير، وذلك رغم وجود عدد قليل من ذرّات السيليكون، ولا يعلم الباحثون بعد التفاصيل الغامضة التي أدّت إلى إنتاج الألماس الصناعي على هذا النحو.
وعلى نقيض الطريقة التقليدية في إنتاج الألماس الصناعي، فإنّ هذه الطريقة ما زالت بعيدة كل البعد عن تكوين الألماس بأحجام كبيرة، ولا ترقى إلى أن تدخل في صناعة الجواهر وغيرها من الحُلي. لذا يسعى الباحثون إلى تخطي مثل هذه العقبات للحصول على جواهر ثمينة وقيّمة في وقت قياسي، لا سيما وأنّها لا تتطلب ضغطا كبيرا ودرجة حرارة عالية.