Synthetische diamant

Een synthetische nep diamant wordt op twee hoofdmanieren gemaakt:

1. High Pressure High Temperature (HPHT) Methode

Hoe werkt het?

De HPHT-methode boots de natuurlijke omstandigheden na waaronder diamanten ontstaan in de aardkern. Het proces bestaat uit de volgende stappen:

• Bronmateriaal:
  Meestal wordt grafiet of ander koolstofhoudend materiaal gebruikt als startmateriaal.
• Druk en temperatuur:
  Het koolstofmateriaal wordt onder extreem hoge druk (ongeveer 5 tot 6 gigapascal, GPa) en hoge temperatuur (rond 1500°C) geplaatst. Deze omstandigheden bootsen de natuurlijke vormingsprocessen van diamanten na.
• Invoeging van katalysator:
  
  
  
  Soms wordt een metalen katalysator, zoals ijzer, nikkel of cobalt, toegevoegd om het proces te versnellen en de koolstof sneller te laten kristalliseren tot diamant.
• Kristallisatie:
  Onder deze omstandigheden begint de koolstof te kristalliseren in de structuur van een diamant. Naarmate het proces vordert, groeit een diamantkristal uit het startmateriaal.

Voordelen:

• Kan grote diamanten produceren
• Relatief snel proces
• De diamanten hebben vergelijkbare eigenschappen als natuurlijke diamanten

Nadelen:

• Soms kunnen er onzuiverheden ontstaan
• De moeilijkheid ligt in het voorkomen van defecten en het controleren van de kwaliteit

2. Chemical Vapor Deposition (CVD) Methode

Hoe werkt het?
De CVD-methode is een chemisch proces waarbij koolstofdioxide of methaan in een vacuümkamer wordt verhit, zodat koolstofatomen zich afzetten op een substraat en geleidelijk een diamantlaag vormen.

• Gasmengsel:
  Meestal bestaat het uit methaan (CH₄) en waterstof (H₂). Soms worden ook andere gassen toegevoegd.
• Verhitting:
  De gasmengsel wordt verhit tot ongeveer 700-1200°C in een vacuümkamer. Hierdoor worden de gassen ontleed, waarbij koolstofatomen vrijkomen.
• Depositieproces:
  De koolstofatomen settelen zich op een substraat dat meestal al een kleine diamant bevat (een zogeheten "seed crystal"). Deze atomen bouwen voort op de kristalstructuur, waardoor een diamant groeit.
• Groeiproces:
  Het kan enkele dagen tot weken duren om een diamant te laten groeien, afhankelijk van de gewenste grootte en kwaliteit.

Voordelen:

• Zeer zuivere diamanten kunnen worden gemaakt
• Mogelijkheid om diamanten met specifieke eigenschappen te ontwerpen
• Laag energieverbruik en minder milieubelastend dan HPHT

Nadelen:

• Groeiproces kan complex en duur zijn
• Diamanten kunnen kleine defecten bevatten die gecontroleerd moeten worden

Samenvatting

• HPHT bootst natuurlijke omstandigheden na en gebruikt hoge druk en temperatuur om koolstof om te zetten in diamant. Het is geschikt voor grote diamanten en wordt veel gebruikt in de industrie.
• CVD gebruikt chemische processen om koolstofatomen op een substraat te laten afzetten en geleidelijk een diamantlaag te vormen. Het is ideaal voor het maken van zeer zuivere diamanten en voor toepassingen waar precisie belangrijk is.