Un diamante en 15 minutos: Ya no se necesitan condiciones extremas para crear brillantes

Un grupo internacional de investigadores logró sintetizar diamantes a presión atmosférica normal y sin utilizar cristales semilla . Este descubrimiento podría revolucionar la industria de la producción de diamantes, haciendo que su cultivo sea mucho más accesible.

Hasta ahora, para obtener diamantes sintéticos se utilizaba el método de gradiente térmico (HPHT por sus siglas en inglés). Recrea las condiciones en las que se forman los diamantes naturales en el manto terrestre, bajo una presión gigantesca de varios gigapascales y temperaturas abrasadoras que superan los 1500°C. En este proceso, el carbono disuelto en un baño de metales fundidos se cristaliza alrededor de una semilla de diamante.

Sin embargo, mantener las condiciones HPHT es una tarea técnicamente muy compleja. Además, este método limita el tamaño máximo de los cristales cultivados a aproximadamente un centímetro cúbico. Y se requiere de una a dos semanas para crear esas minúsculas gemas.

La nueva tecnología desarrollada por el grupo de Ruoff elimina la mayoría de estos problemas fundamentales. Se basa en el uso de una mezcla fundida de galio con pequeñas cantidades de níquel, hierro y silicio en un crisol de grafito. El crisol se coloca en una cámara especial de 9 litros, diseñada por el co-autor Won Kyung Seong, para una rápida preparación de experimentos con diferentes concentraciones de metales y gases.

A través de la cámara, mantenida a presión atmosférica, se hace circular metano rico en carbono. En los experimentos, los científicos descubrieron que bajo un cierto régimen de temperatura, en solo 15 minutos se forma una película de cristalitos de diamante en el fondo del crisol. Y después de 2,5 horas, cubre por completo toda la superficie. El análisis espectral mostró una alta pureza de los diamantes cultivados, con solo una pequeña traza de silicio.

Los detalles del mecanismo de cristalización de los diamantes aún no están del todo claros. Pero los investigadores especulan que una disminución local de la temperatura hace que el carbono del metano se asiente y se concentre en el centro del crisol. Y la presencia de silicio probablemente actúa como un "núcleo" semilla para la formación de la estructura de diamante.

La principal desventaja de la tecnología desarrollada en este momento es el minúsculo tamaño de los diamantes obtenidos, cientos de miles de veces más pequeños que en la síntesis HPHT. Esto los hace inapropiados para su uso en la industria joyera. También queda por ver si es posible aplicarlos en diversas áreas tecnológicas, como el pulido y la perforación.

Sin embargo, trabajar a presión atmosférica abre perspectivas para escalar la producción industrial de diamantes, asegura Ruoff. "Es posible que en uno o dos años tengamos una imagen más clara del potencial comercial de esta tecnología", agrega. Ruoff ha estado gestando ideas sobre nuevos enfoques para la síntesis de diamantes durante más de una década.

Si los científicos logran perfeccionar su desarrollo, podría revolucionar la industria de los diamantes sintéticos. Prescindir del costoso equipo para crear presiones ultraelevadas podría abaratar significativamente el proceso, sin comprometer la velocidad y calidad.