היהלום שבכתר: התגלתה שיטה לייצור יהלומים מאפס

צוות מדענים הצליח לייצר יהלומים בלחץ אוויר רגיל וללא צורך ב’גרעין’ יהלום – הישג שעשוי להקל משמעותית על יצירת יהלומים מלאכותיים ולשנות תעשיות שבהן יהלומים מהווים חלק מרכזי. נעזרנו ב-Claude כדי להבין את ההישג.

יהלומים טבעיים נוצרים בליבת כדור הארץ הלוהטת, בעומק של מאות קילומטרים מתחת לפני הקרקע, תחת לחצים עצומים של גיגה-פסקלים וטמפרטורות חמות למעלה מ-1,500 מעלות צלזיוס. תנאים קשים אלה משוחזרים באופן מלאכותי גם בשיטה הנפוצה המשמשת כיום לייצור כ-99% מהיהלומים המלאכותיים בעולם. השיטה מנצלת לחצים וטמפרטורות קיצוניים כדי להמיר פחמן נוזלי למצב צבירה מוצק סביב ‘גרעין’ יהלום קטן. אולם, השיטה כרוכה בקשיים ומגבלות: יצירת הלחצים והטמפרטורות הגבוהים מורכבת, היהלומים המיוצרים קטנים והתהליך נמשך שבוע עד שבועיים.

לאחרונה הצליח צוות מדענים בראשות רודני רוּאוֹף מהמכון למדעים בסיסיים בדרום קוריאה לעקוף את כל זה ופרסם בכתב העת נייצ’ר מחקר על שיטה חדשה לייצור יהלומים במעבדה. בשיטה החדשה, השתמשו החוקרים בגליום שחומם על ידי מתח חשמלי עם סיליקון בכור גרפיט. על ידי ‘הצפת’ הכור בגז מתאן עשיר בפחמן הם הצליחו לגדל יהלומים מאפס תוך רבע שעה בלבד. לאחר כשעתיים וחצי גודלה שכבת יהלומים שלמה במכונה.

עדיין לא ברור כיצד הגרעינים הפכו ליהלום, אך נראה שהטמפרטורה היורדת הובילה לעלייה בצפיפות הפחמן במרכז הכור, עליה ‘גדלו’ היהלומים תוך זמן קצר יחסית. מכל מקום, לא ניתן לגדל יהלומים ללא הסיליקון, שמשמש כנראה כגרעין טבעי לצמיחתם.

מגבלה משמעותית של השיטה החדשה היא גודלם הזעיר של היהלומים שהיא מייצרת, הקטנים בפקטור של עשרות אלפים מאלה המיוצרים בשיטת הלחץ הגבוה. לכן, היא אינה מתאימה כרגע לתעשיית התכשיטים. עם זאת, היתרון העיקרי בשיטה הוא ביכולתה לסנתז כמויות גדולות של יהלומים במהירות וללא צורך בלחצים גבוהים. מה שמעלה את הפוטנציאל לשימושים טכנולוגיים כמו לייזרים, ובהמשך, עם שיפור הייצור שלה, היא תוכל כנראה גם ליצור יהלומים גדולים יותר לתכשיטים. על פי רואוף, בשנה-שנתיים הקרובות צפויות בדיקות לגבי שימוש מסחרי בטכנולוגיה.