Diamanter er for evigt - uanset om de er fremstillet i et laboratorium eller udvindes fra jorden

Det er diamantsæson. Næsten 40 procent af de amerikanske engagementer sker mellem Thanksgiving og Valentinsdag, med jul den mest populære dag til at stille spørgsmålet - og aflevere et funklende stykke is. Smykkeforretninger foretager mindst det dobbelte af deres sædvanlige månedlige salg i december.

Siden i hvert fald sidst i 1800 -tallet med opdagelsen af ​​enorme diamantminer i Sydafrika, mennesker har værdsat disse blændende perler. Skønhed og pragt af diamanter går langt ud over overfladen. Som en diamantjæger, der graver i en underjordisk mine, man skal se dybere på deres atomkarakteristika for at forstå, hvad der adskiller disse sten - og hvad der gør dem værdifulde ikke bare for romantikere, men også for forskere.

På atomplan

Når den blev udvundet fra jorden, diamanter ligner uklar klipper, før de bliver skåret og poleret. Deres kemiske natur og struktur var ukendt i århundreder. Det var Isaac Newtons eksperimenter i 1600'erne, at de første foreslåede diamanter består af det fjerde mest udbredte element, kulstof.

Folk tvivlede på Newtons opdagelse, hvilket er forståeligt i betragtning af hvordan forskellige diamanter ser ud fra andre almindelige former for kulstof, som grafitten i blyanter eller den aske, der er tilbage i en brændeovn. Men i 1797, Den engelske videnskabsmand Smithson Tennant bekræftede sammensætningen af ​​diamanter.

Det viser sig, at kulstof har to almindelige former, der har krystallinske strukturer på atomniveau. Grafit er en gentagende todimensionel, honningkage-lignende form, med lag stablet oven på hinanden. Alternativt kan kulstof kan danne en gentagende tredimensionel form, et tetraeder - og det er din diamant.

Hvor kommer de fra?

Der er to kilder til den dyrebare ædelsten:naturlig minedrift eller syntese i et laboratorium.

Naturlige diamanter dannes under intens tryk og varme i jordskorpen over millioner af år. Der er fundet naturlige aflejringer over hele verden, fra det nordlige Canada til det vestlige Australien, selv under vandet i Namibia.

Miner var den eneste kilde til ædelstenen indtil 1955, da General Electric producerede den første syntetiske diamant ved hjælp af det, der kaldes højtryk, høj temperatur proces. Denne proces virker ved at anvende hundredtusindvis af pund på grafit ved 2, 700 grader Fahrenheit for at tvinge kulstoffet ind i den korrekte krystallinske struktur. Det er lidt som en kunstig version af de ekstreme forhold, der producerer diamanter dybt inde i jorden.

I 1970'erne, laboratorier begyndte at bruge den kemiske dampaflejringsmetode til at dyrke diamanter ved lavere tryk. På det tidspunkt, HPHT-teknikken kunne ikke producere en sten af ​​ædelkvalitet. Denne forbedrede metode omdanner en carbonhydridgasblanding ved at nedbryde den til dens komponenter, kulstof- og brintmolekyler, med en intens opvarmet filament eller plasma og aflejrer det på et substrat, i sidste ende danner en solid diamant. Oprindeligt, denne proces havde en meget langsom vækstrate, men det er nu optimeret til at dyrke kvalitetsdiamanter inden for få dage.

Tilsammen er disse teknikker stort set ansvarlige for menneskeskabte diamanter-op mod 4 milliarder karat om året verden over.

Der er en almindelig misforståelse om, at en naturlig diamant iboende skal være anderledes end en syntetisk diamant. Tværtimod, de er kemisk identiske og deler de samme fysiske egenskaber. Selv de mest sofistikerede teknikker kan ikke opdage en forskel mellem en fejlfri minediamant og en fejlfri menneskeskabt diamant-begge er "rigtige" diamanter. Imidlertid, virkelig fejlfri diamanter af begge typer er ekstremt knappe.

Vurdering af en diamant

Uanset dens oprindelse, en diamant kan vurderes ud fra de "fire C'er" af snit, farve, klarhed og karatvægt. Specialiserede laboratorier bedømmer hver kategori, som skabt af Gemological Institute of America.

Slibningen af ​​en diamant er defineret på to måder. Der er "den generelle form af den skårne sten, "med former inklusive rund brillant (mest almindelig), oval, smaragd, pære, prinsesse, spændende, trekant, hjerte og strålende. Og der er "graden af ​​perfektion opnået ved skæring og polering" som vurderet på en skala fra fremragende til dårlig. Snittets type og kvalitet bestemmer i sidste ende den måde, lyset reflekteres i stenen, bidrager til dets "glans".

Farven på en diamant er klassificeret på en skala fra "D, "at være helt farveløs, til "Z", der har mest farve. Oprindeligt, farven på stenen var et stort tip om, hvordan den blev dannet, fordi indtil 2007 var omkring 90 procent af højtrykket, høj temperatur syntetiske sten var gul orange eller gul. Næsten ingen sten fra denne proces var farveløse, så en farveløs sten var næsten helt naturlig. Men HPHT -vækstprocessen er stærkt forbedret, og fra 2016 blev 43 procent af de syntetiske diamanter var farveløse.

Diamantklarhed angiver tilstedeværelsen af ​​inklusioner, eller små ufuldkommenheder, i stenen. Inkluderinger gør hver diamant unik og giver stærke spor om, hvorvidt en diamant er naturlig eller syntetisk. HPHT -processen bruger metalstrømning, eller en varm metalvæske, som fungerer som et opløsningsmiddel til at opløse kulkilden, grafit, at blive omarrangeret og vokset til en diamant. Diamanter dyrket på denne måde kan have indeslutninger af metaller. De resulterende sten kan være magnetiske - hvis en diamant reagerer med en magnet, det er bestemt syntetisk. Derudover de fleste syntetiske diamanter får karakterer af høj klarhed, mens naturlige diamanter indeholder større indeslutninger.

Mange forbrugere fokuserer på karatvægt - det vil sige diamant størrelse. Stenen vejes på en skala, hvor en karat er 200 milligram (0,007 ounces). Diamanter større end fire karat er næsten garanteret naturlige, fordi det er grænsen for diamanternes størrelse, som de syntetiske processer kan vokse.

Selvom diamanternes "fire C'er" i sidste ende definerer detailværdien, sentimental værdi kan være endnu større. Købere skal beslutte, om en naturlig eller syntetisk sten passer til regningen for dem, baseret på faktorer, der kan omfatte de økologiske og etiske konsekvenser af diamantminedrift samt den lavere pris på syntetiske sten.

Diamanter fundet ud over din ringfinger

Selvom diamanter er kendt for deres plads i smykkeindustrien, de spiller andre værdifulde roller, også.

Deres fysiske egenskaber, især hårdhed, er ideelle til slibende applikationer. Små diamanter kan findes, der belægger skærehjul, bor og slibeskiver, som bruges til at skære beton eller murværk.

Diamanter har også visse optiske egenskaber, der gør dem velegnede til forskellige spektroskopiteknikker, eller målinger, der involverer det elektromagnetiske spektrum. Videnskabelige forskere bruger disse tests til at identificere sammensætningen af ​​materialer, de undersøger.

Et tidligere almindeligt sted for diamanter var på pladespillere, hvor den dag i dag kan nålen, der rører pladen, være en meget lille diamantskive.

Uanset om man værdsætter perlens æstetiske eller videnskabelige egenskaber mere, diamanter kan blænde.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.