실험실 다이아몬드를 키우려면 지구 깊은 곳에서 다이아몬드가 자연적으로 형성되는 것과 유사한 조건을 만들어야 합니다.
크게 두 가지 방법이 사용됩니다: 고압고온(HPHT)과 화학기상증착(CVD)이 그것입니다.
고압고온(HPHT) 방법
HPHT 방법은 작은 다이아몬드 씨앗을 극한의 압력과 온도에 노출시키는 방법입니다.
씨앗을 고압 장치에 넣습니다.
섭씨 1300~1600도 범위의 온도에 노출됩니다.
압력은 평방인치당 870,000파운드가 넘습니다.
씨앗은 탄소원, 일반적으로 고도로 정제된 흑연으로 둘러싸여 있습니다.
흑연은 높은 온도와 압력으로 인해 녹아서 씨앗 주위에 층을 형성합니다.
장치가 냉각되면 탄소가 고형화되어 다이아몬드를 형성합니다.
이 과정에는 정밀한 제어가 필요합니다.
일반적으로 큐빅 프레스 또는 벨트 프레스를 사용하여 수행합니다.
큐빅 프레스는 피스톤을 사용하여 다양한 방향에서 압력을 가합니다.
벨트 프레스는 두 개의 강력한 피스톤이 서로 반대 방향으로 동일한 압력을 가하는 방식을 사용합니다.
화학 기상 증착(CVD) 방식
HPHT와 달리 CVD 방식은 낮은 압력에서 작동하지만 여전히 높은 온도가 필요합니다.
다이아몬드 씨앗을 메탄과 같이 탄소가 풍부한 가스로 채워진 챔버에 넣습니다.
가스는 마이크로파 또는 레이저를 사용하여 이온화됩니다.
이렇게 하면 가스 분자가 분해되고 탄소 원자가 다이아몬드 씨앗에 부착됩니다.
이 과정에는 700°C에서 1300°C 사이의 온도에서 다이아몬드를 한 층씩 성장시키는 과정이 포함됩니다.
이 방법은 일반적으로 시간이 더 오래 걸리며 약 4~6주가 소요됩니다.
더 큰 다이아몬드의 성장을 촉진하기 위해 주기적으로 흑연 층을 제거해야 합니다.
정교한 장비와 전문가의 감독
두 방법 모두 정교한 장비와 전문가의 감독이 필요합니다.
고품질 다이아몬드의 성장을 촉진하기 위해 조건을 정밀하게 제어해야 합니다.
HPHT와 CVD 중 어떤 방법을 선택할지는 다이아몬드의 원하는 특성과 실험실의 특정 역량에 따라 달라집니다.
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