La deposizione chimica da vapore (CVD) è un metodo utilizzato per far crescere i diamanti da una miscela di gas idrocarburi.
Il processo prevede l'inserimento di un sottile seme di diamante in una camera sigillata.
La camera viene riscaldata a circa 800 gradi Celsius.
La camera viene quindi riempita con un gas ricco di carbonio, come il metano, mescolato ad altri gas.
I gas vengono ionizzati, rompendo i loro legami molecolari.
Questo permette al carbonio puro di aderire al seme di diamante.
Il carbonio si accumula quindi, atomo per atomo, strato per strato, formando un nuovo cristallo di diamante.
Qual è il processo di deposizione chimica da vapore del diamante? (7 fasi spiegate)
1. Preparazione del seme di diamante
Il processo inizia selezionando una sottile fetta di seme di diamante.
Questo seme ha in genere uno spessore di circa 300 micron e dimensioni di 10x10 mm.
Spesso il seme proviene da un diamante precedentemente creato in laboratorio.
Viene pulito accuratamente per garantire l'assenza di difetti.
Eventuali impurità si trasformerebbero in inclusioni nel nuovo diamante.
2. Allestimento della camera
Il seme di diamante pulito viene inserito in una camera sigillata.
La sigillatura è fondamentale per impedire l'ingresso di gas esterni.
Ciò garantisce la purezza e la qualità del diamante in fase di crescita.
3. Introduzione dei gas
La camera viene quindi riempita con una miscela di gas ricca di carbonio.
Questa miscela è solitamente costituita da metano combinato con idrogeno.
A volte può essere aggiunto dell'azoto per accelerare il processo.
Tuttavia, questo può portare a una colorazione giallastra del diamante.
I produttori di diamanti sintetici di alta qualità generalmente evitano questo processo.
4. Riscaldamento e ionizzazione
I gas all'interno della camera vengono riscaldati a temperature molto elevate.
Questa temperatura è in genere di circa 800°C.
Questa temperatura elevata è necessaria per scomporre i gas contenenti carbonio e idrogeno.
Facilita la formazione di gruppi reattivi.
I gas vengono quindi ionizzati, spesso utilizzando microonde o laser.
In questo modo si rompono i legami molecolari dei gas.
5. Deposizione e crescita
Il processo di ionizzazione provoca la rottura delle molecole dei gas.
Ciò consente al carbonio puro di aderire al seme di diamante.
Il carbonio si accumula lentamente sul seme.
Forma forti legami atomici con la struttura del diamante esistente.
La crescita avviene strato per strato.
Ogni strato aumenta le dimensioni e la complessità del cristallo di diamante.
6. Ambiente controllato
Le condizioni all'interno della camera sono attentamente controllate.
Ciò garantisce un'alta temperatura e una bassa pressione.
L'alta temperatura è essenziale per il cracking dei gas.
Fornisce energia sufficiente ai gruppi reattivi per formare nuovi legami chimici.
La bassa pressione contribuisce a ridurre la presenza di molecole impure.
Ciò garantisce che i gruppi reattivi abbiano un elevato percorso libero medio.
Migliora l'efficienza del processo di deposizione.
7. Completamento ed estrazione
Il processo di crescita continua fino al raggiungimento delle dimensioni e della qualità desiderate del diamante.
Una volta completato, il diamante viene estratto con cura dalla camera.
Il prodotto finale è un diamante coltivato in laboratorio.
Per aspetto e proprietà assomiglia molto a un diamante naturale.
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