Cuộc đua thực sự bắt đầu…và kết thúc

 

Vào ngày 16 tháng 12 năm 1954, Hall đã sản xuất ra những viên kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm đầu tiên được ghi nhận và có thể lặp lại một cách khoa học (Hình 7). GE đã được cấp bằng sáng chế cho quy trình này và những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm đã chiếm lĩnh thị trường vật liệu mài mòn công nghiệp — ngày nay là một ngành công nghiệp trị giá hàng tỷ đô la.

Bên ngoài sử sách

Đúng như dự đoán, câu chuyện của GE không phải là không có kịch tính. Là một thành viên thực hành của Giáo hội Các Thánh hữu Ngày sau của Chúa Giê-su, Hall tuyên bố rằng ông đã trải qua thành kiến ​​​​tôn giáo trong thời gian làm việc tại General Electric.

Sau bốn năm phát triển (cùng với áp lực ngày càng tăng từ phía quản lý và mối quan hệ phức tạp giữa các nhà nghiên cứu), GE đang thúc đẩy kết quả và Dự án Super Pressure có nguy cơ bị hủy bỏ.

Là một nhà hóa học được giao nhiệm vụ xác định chất xúc tác cho phản ứng hòa tan carbon, Hall nhận ra rằng nhóm không có thiết bị phù hợp để tạo ra nhiệt độ và áp suất cần thiết để tổng hợp kim cương. Anh ấy đã yêu cầu các nguồn lực để xây dựng cái mà sau này được gọi là máy ép 'thắt lưng' của anh ấy, nhưng yêu cầu của anh ấy đã bị từ chối. Tuy nhiên, Hall có mối quan hệ tốt với các thợ máy của GE, và trong vòng vài tháng, họ đã có thể lắp ráp máy ép đai trong thời gian ngừng hoạt động.

Phần còn lại, như họ nói, là lịch sử.

Vì thành công của anh, GE đã thưởng cho Hall một khoản tăng lương nhỏ và một trái phiếu tiết kiệm trị giá 10 đô la, điều này khiến anh khó chịu. Có thể cho rằng, đây là một phần thưởng rất nhỏ cho một sự phát triển mà cuối cùng đã tạo ra doanh thu không thể tính toán được cho công ty. 

Tuy nhiên, công bằng mà nói đối với GE, đây là cách làm điển hình của các phòng thí nghiệm nghiên cứu thời Chiến tranh Lạnh. Thậm chí ngày nay, các nhà khoa học của công ty vẫn ký chuyển giao quyền sở hữu trí tuệ của họ cho người sử dụng lao động liên quan đến bất kỳ bằng sáng chế nào có được từ công việc của họ khi còn làm việc tại công ty.

Năm 1955, Hall rời GE, kết thúc sự nghiệp của mình tại Đại học Brigham Young với tư cách là giáo sư hóa học và giám đốc nghiên cứu. Trong nhiệm kỳ của mình, ông đã có những đóng góp to lớn cho nghiên cứu áp suất cao.

Hậu quả

Ngay sau đó, các nhà sản xuất kim cương HPHT khác bắt đầu cấp bằng sáng chế cho các thiết bị áp suất cao của riêng họ, bao gồm cả công ty con Element Six của De Beers.

1971: Chất lượng đá quý

Năm 1971, GE công bố đã tạo ra được những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm có chất lượng cao.

1985: Sản xuất rộng rãi

Đến năm 1985, các nhà nghiên cứu ở một số nước đã trồng thành công những viên kim cương lớn với nhiều màu sắc khác nhau bằng phương pháp HPHT. Tuy nhiên, sản xuất thương mại không khả thi về mặt kinh tế vào thời điểm này và nguồn cung còn hạn chế.

Những năm 1990: Đồ trang sức

Vào những năm 1990, những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm có chất lượng đá quý được tạo ra bằng phương pháp HPHT bắt đầu xuất hiện thương mại trong ngành đồ trang sức.

Tổng hợp kim cương CVD

Vào những năm 1980, các nhà nghiên cứu Nhật Bản bắt đầu báo cáo những thành công trong việc phát triển kim cương ở áp suất thấp bằng cách sử dụng nhiều kỹ thuật kích hoạt khí mới. Ngày nay, khoa học và công nghệ chế tạo kim cương CVD đã được mở rộng nhờ việc sử dụng chúng làm siêu vật liệu.

Năm 2012, kim cương CVD bắt đầu xuất hiện trên thị trường đá quý và trang sức. Nhiều nhà sản xuất hiện đang tham gia vào nghiên cứu và phát triển kim cương CVD cho cả mục đích trang sức và phi trang sức.

Hiện nay

Ngày nay, các phương pháp sản xuất kim cương nuôi trong phòng thí nghiệm – HPHT và CVD – tiếp tục được sử dụng rộng rãi. Trong số đó, HPHT có xu hướng được ưa chuộng, chủ yếu là do chi phí tương đối thấp, nhưng công nghệ CVD đang phát triển nhanh chóng và ngày càng trở nên hiệu quả về mặt chi phí.

Các quy trình HPHT ngày nay liên quan đến các máy ép lớn (một số nặng hàng trăm tấn), tạo ra áp suất 5 gigapascal (GPa) ở 1500 C (2732 F). Trong khi đó, quy trình CVD tạo ra plasma cacbon trên một chất nền mà trên đó các nguyên tử cacbon lắng đọng để tạo thành kim cương. Thật vậy, khi nói đến kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm, kỷ nguyên của những thí nghiệm bùng nổ và những cuộc nghiên cứu thất bại dường như đã kết thúc.

Mặc dù những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm chắc chắn đã có chỗ đứng trong ngành trang sức, nhưng việc tiết lộ những viên đá được sản xuất này vẫn cực kỳ quan trọng để duy trì niềm tin của người tiêu dùng. Các phòng thí nghiệm toàn cầu, chẳng hạn như GSI, làm việc để phát hiện những viên kim cương được tạo ra HPHT từ những viên kim cương được nuôi cấy CVD, cũng như phân biệt những viên kim cương tự nhiên (khai thác) với những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, các nhà khoa học về kim cương rất có giá trị khi xác định những viên đá đã trải qua quá trình xử lý sau phát triển, sử dụng hiểu biết của họ về quá trình phát triển của quá trình phát triển theo thời gian để đưa ra quyết định về nguồn gốc và lịch sử của một viên kim cương.

Kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm chắc chắn là một kỳ công của khoa học, công nghệ và nhân loại. Chúng tượng trưng cho thân phận con người, đại diện cho sự phát triển, cách mạng công nghiệp, đổi mới khoa học và cuộc tìm kiếm của các nhà khoa học kéo dài hai thế kỷ. Thật dễ dàng để quên làm thế nào chúng ta đến được đây, cũng như lịch sử to lớn được gói gọn trong một gói nhỏ bé, nhiều mặt như vậy.

Rốt cuộc, đây chẳng phải là nhiệm vụ cơ bản của nhân loại: chúng ta đến từ đâu? Chúng ta đang đi đâu vậy? Những viên kim cương được trồng trong phòng thí nghiệm giúp trả lời những câu hỏi sau: chúng ta đến từ sự dũng cảm, khéo léo và mạo hiểm. Chúng tôi đang du hành đến một biên giới mới, nơi kim cương là vật liệu có thể cải thiện và thay đổi cuộc sống—và có thể thêm một chút lấp lánh khi chúng ở đó.