Kim cương nuôi cấy (Lab-grown Diamond) thường được tạo ra trong phòng thí nghiệm theo hai phương pháp phổ biến: Phương pháp nhiệt độ cao, áp suất cao (HPHT) và phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD). Vậy chất lượng kim cương tạo ra từ hai phương pháp liệu có khác nhau hay không, tìm hiểu ngay!
Mục lục
1. Phương pháp nhiệt độ cao, áp suất cao (HPHT)
Phương pháp nhiệt độ cao, áp suất cao (HPHT) là phương pháp đầu tiên và lâu đời nhất được ứng dụng để phát triển và tổng hợp kim cương nuôi cấy. Phương pháp mô phỏng theo điều kiện áp suất và nhiệt độ cao tương tự như quá trình hình thành kim cương tự nhiên trong lòng trái đất.
Có ba kỹ thuật được sử dụng để trồng kim cương trong phòng thí nghiệm theo phương pháp HPHT:
- Phương pháp ép đai
- Phương pháp ép khối
- Phương pháp chia tách khối cầu
Mục tiêu của mỗi phương pháp trong ba phương pháp trên chính là tạo ra môi trường với điều kiện áp suất và nhiệt độ “khắc nghiệt”. Áp suất được ghi nhận trên 1,5 triệu pound/inch vuông và nhiệt độ trên 1400°C.
Quá trình trồng kim cương nuôi cấy được bắt đầu với một hạt kim cương đặt trong nguyên tố carbon, tiến hành đặt dưới nhiệt độ và áp suất cực cao. Lúc này carbon tan chảy và hình thành viên kim cương xung quanh hạt.
- Viên kim cương nuôi cấy đầu tiên được tạo ra theo phương pháp HPHT sử dụng máy dập đai của General Electric vào năm 1954. Viên kim cương tạo ra kích thích rất nhỏ và nhiều hạt, không thích hợp để sản xuất đồ trang sức. Thay vì vậy nó được sử dụng cho mục đích công nghiệp, cho những thiết bị yêu cầu độ cứng, độ dẫn nhiệt,…
- Công nghiệp HPHT đã dần tiến bộ ghi nhận sự thành công của máy ép đai cho phép sản xuất ra những viên kim cương có chất lượng đá quý hơn. Tuy nhiên quá trình nuôi cấy vô cùng tốn kém và kim cương lúc này chất lượng chưa thực sự cao (màu hơi vàng, nâu)
Phương pháp HPHT tạo ra viên kim cương nuôi cấy thường chứa các tạp chất kim loại như coban, sắt, niken,…được tạo ra khi chúng xâm nhập vào tinh thể kim cương. Đây chính là một cơ sở để các chuyên gia phân loại xác định kim cương là kim cương nuôi cấy. Bởi vì kim cương tự nhiên hiếm khi chứa kim loại trong quá trình hình thành.
Ngoài nuôi trồng kim cương, phương pháp HPHT còn được ứng dụng để nâng cao chất lượng, tăng cường màu sắc của đá tự nhiên. Nó cho pháp biến kim cương thô hay đã đánh bóng thành không màu, vàng cam, vàng,…
Kim cương nuôi cấy theo phương pháp nhiệt độ cao, áp suất cao (HPHT)
2. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD)
Phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) là phương pháp trồng kim cương vào những nằm 1980 cho tới ngày nay. Nguyên tắc của phương pháp CVD cho phép tạo nên kim cương từ hỗn hợp khí hydrocrabon, mô phỏng quá trình hình thành kim cương từ đám mây khí.
Phương pháp CVD sử dụng một tấm mỏng bằng tinh thể kim cương đặt trong buồng chân không rồi làm nóng, gia nhiệt ới 800°C. Sau đó làm đầy buồng chân không bằng khi giàu carbon như meetan, rồi ion hóa thành plasma bằng cách sử dụng tia laser, vi sóng hay các loại khác. Quá trình này sẽ phá vỡ cấu trúc, liên kết phân tử trong khí và carbon tinh khiết bị lắng đọng trên tấm wafer của tinh thể kim cương. Từ đó giúp phát triển nguyên tử đá quý theo từng lớp, từng lớp.
So với phương pháp HPHT, phương pháp CVD không cần áp suất và nhiệt độ quá cao, vì vậy tiết kiệm về mặt chi phí hơn nhiều. Phương pháp này cho phép tạo ra đá quý không màu và không phân vùng màu. Và hơn nữa, kim cương CVD không chứa tạp chất kim loại mà thường chứa tạp chất than chì hay khoáng khác do quá trình nuôi cấy chúng.
Kim cương nuôi cấy theo phương pháp lắng đọng hơi nước (CVD)
3. So sánh phương pháp HPHT và CVD sản xuất kim cương nuôi cấy
Kim cương tự nhiên có 8 hướng sinh trưởng và phát triển theo hình bát diện.
Sự khác biệt giữa kim cương nuôi cấy theo phương pháp CVD và HPHT chính là hình thái và cách phát triển.
- Kim cương HPHT có 14 hướng tăng trưởng, phát triển theo hình khối lập phương
- Kim cương CVD có 1 hướng tăng trưởng và phát triển theo hình khối
Đây là cơ sở phân loại giữa kim cương tự nhiên và kim cương nuôi cấy cũng như các phương pháp nuôi cấy kim cương.
So sánh về mặt chất lượng, phương pháp HPHT thường được kết hợp kim cương màu vàng, nâu trong khi phương pháp CVD là phương pháp đầu tiên tạo ra kim cương không màu. Tuy nhiên hiện nay thì cả hai phương pháp này đều cho phép tạo ra kim cương không màu, chỉ khác về mặt hình thái.
Kim cương nuôi cấy theo hai phương pháp chỉ khác nhau về hình thái
Trên đây là những thông tin giúp quý khách có cái nhìn khách quan nhất về 2 phương pháp nuôi trồng kim cương nuôi cấy phổ biến: Phương pháp HPHT và CVD. Lựa chọn kim cương nuôi cấy hay kim cương tự nhiên, kim cương nuôi cấy theo phương pháp nào hoàn toàn phụ thuộc vào nhu cầu, mục đích sử dụng và điều kiện kinh tế của mối người.
