Los científicos han aprendido a sintetizar diamantes en 15 minutos a presión normal.

Científicos de Corea del Sur han logrado un gran avance en el campo de la síntesis de diamantes. Pudieron cultivar las piedras más duras en el laboratorio en solo 15 minutos a temperatura y presión ambiente. Este método es fundamentalmente diferente de los métodos tradicionales de producción de diamantes sintéticos.

Un equipo de científicos dirigido por el químico físico Rodney Ruoff del Instituto de Ciencias Básicas de Corea del Sur ha desarrollado un nuevo método para sintetizar diamantes sin el uso de un cristal semilla y alta presión, lo que simplifica enormemente el “crecimiento” de las piedras. Los científicos publicaron sus hallazgos en la revista. Naturaleza.

Se sabe que los diamantes naturales se forman en las entrañas de la Tierra, a decenas de kilómetros de profundidad, bajo una enorme presión de varios gigapascales y temperaturas superiores a 1500 °C. Se utilizan condiciones naturales similares en el método que se utiliza actualmente para sintetizar el 99% de todos los diamantes fabricados por el hombre. Este método, llamado “cultivo a alta presión y alta temperatura“(HPHT), utiliza parámetros extremos para transformar el carbono en diamante a partir de una pequeña semilla de cristal.

Sin embargo, mantener una presión y temperatura tan altas es un desafío técnico. Además, los componentes utilizados en el proceso limitan el tamaño de los diamantes resultantes a un centímetro cúbico. HPHT también lleva bastante tiempo: unas dos semanas para que crezcan piedras muy pequeñas.

Otro método, la deposición química de vapor, elimina algunas de las desventajas del HPHT, como la alta presión, pero mantiene la necesidad de cristales semilla.

La nueva tecnología de síntesis de diamantes propuesta por el equipo de Ruoff nos permite deshacernos de las características enumeradas de ambos métodos existentes. El método se basa en el uso de galio calentado con una pequeña cantidad de silicio en un crisol de grafito. Se eligió el galio porque investigaciones anteriores habían demostrado que podía catalizar la formación de grafeno a partir de metano. El crisol se colocó en una cámara especialmente diseñada en la que se mantenía la presión atmosférica normal (como al nivel del mar) y a través de él se pasaba metano rico en carbono extremadamente calentado. A través de la experimentación, los investigadores concluyeron que una mezcla de galio, níquel y hierro, combinada con una pizca de silicio, es óptima como catalizador para el crecimiento de diamantes. Y de hecho, los diamantes comenzaron a aparecer en el fondo del crisol en 15 minutos en forma de una película de diamante. El análisis espectroscópico mostró que esta película es bastante transparente con una pequeña mezcla de átomos de silicio.

El mecanismo exacto de formación de diamantes con este método aún no se ha aclarado. Presumiblemente, la temperatura influye en el movimiento del carbono hacia el centro del crisol, donde cristaliza y se convierte en una estructura de diamante.

Cabe señalar que el nuevo método también tiene sus inconvenientes. Un problema es que los diamantes producidos de esta manera son muy pequeños: cientos de miles de veces más pequeños que los cultivados con HPHT. Debido a esto, no se pueden usar como joyas portátiles. También es cuestionable el uso potencial de estos diamantes con fines tecnológicos, como el pulido y la perforación. Sin embargo, debido a que el proceso ocurre a baja presión, Ruoff dice que podría aumentar significativamente la síntesis de diamantes. Dentro de unos años, el mundo podrá tener una idea más clara de la posible aplicación comercial de este método.