다이아몬드가 형성되려면 고온과 고압 조건이 필요합니다. 원석 다이아몬드가 형성되려면 화씨 약 2,500도, 평방인치당 825,000파운드의 압력이 필요합니다. 이러한 극한의 조건은 지구 표면에서 약 100마일 아래에서 자연적으로 발견됩니다. 다이아몬드 형성은 약 150km 이상의 깊이에서 발생하며, 약 1500km까지 형성될 가능성이 남아 있습니다.
다이아몬드는 일반적으로 킴벌라이트 암석과 연관되어 있으며, 킴벌라이트가 마그마 형태일 때 결정화됩니다. 그런 다음 CO2에 의해 가해지는 과도한 압력에 의해 킴벌라이트가 위로 밀려 올라갈 때 다이아몬드가 운반됩니다. 지구 표면 근처에서 분출된 다이아몬드는 킴벌라이트 분화구에 남아있거나 자연 침식 과정을 통해 강과 바다 근처의 충적층에 분포할 수 있습니다.
합성 다이아몬드는 고압, 고온(HPHT) 제조 기술을 사용하여 만들 수도 있습니다. 벨트 프레스, 큐빅 프레스, 스플릿 스피어(BARS) 프레스 등 세 가지 기본 공정이 사용됩니다. 각 공정은 다이아몬드가 성장할 수 있는 극도로 높은 압력과 온도의 환경을 조성하는 것을 목표로 합니다. 작은 다이아몬드 씨앗을 탄소 속에 넣고 이러한 조건에 노출시켜 다이아몬드의 성장을 촉진합니다.
예를 들어 벨트 프레스는 상부 및 하부 앤빌을 사용하여 평방인치당 150만 파운드 이상의 압력과 섭씨 2,000도 이상의 온도를 생성합니다. 이러한 환경에서는 순수한 탄소가 녹아 스타터 시드 주위에 다이아몬드가 형성되기 시작합니다. 그러나 오늘날 생산되는 대부분의 인공 다이아몬드는 보석 품질이 아니며 주로 산업용으로 사용된다는 점에 유의해야 합니다.
더 낮은 온도와 압력에서 다이아몬드를 합성하기 위한 노력도 계속되었습니다. 1953년, 탄소 함유 가스를 열분해하여 섭씨 약 900도의 온도에서 천연 다이아몬드 시드 결정 표면에서 다이아몬드를 성장시키는 데 성공했습니다. 이 기술은 1955년 GE가 개발한 고압-고온(HPHT) 방법보다 앞선 기술입니다.
실험실 조건에서 다이아몬드는 0차원(0-D)에서 3차원(3-D) 구조에 이르기까지 다양한 탄소 공급원을 사용하여 합성할 수 있습니다. 탄소 공급원의 선택에 따라 사용되는 합성 방법이 결정되며, 고압 합성에서 화학 기상 증착(CVD)에 이르기까지 다양합니다. 실험실에서 합성한 다이아몬드의 특성은 자연적으로 발생하는 단결정 다이아몬드와 거의 동일하다는 점에 유의해야 합니다.
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