Jeg sidder i en fastfood-restaurant uden for Boston, som jeg på grund af en ikke-afsløringsaftale, jeg måtte underskrive, ikke har lov til at navngive. Jeg venter på at besøge Apollo Diamond, et selskab, der er lige så hemmeligholdt som et sovjetisk spionagentur. Adressen er ikke offentliggjort. PR-personalet ville ikke give mig retninger. I stedet henter en repræsentant for Apollo mig ved dette forstadsstribecenter og kører mig i hendes sorte luksusbil, hvis jeg ikke får lov til at navngive på veje, som jeg ikke har lov til at betegne som snoede, ikke at de nødvendigvis var det.
Relateret indhold
- Ulrich Boser om “Diamanter i efterspørgsel”
"Dette er en virtuel diamantgruve, " siger Apollos administrerende direktør Bryant Linares, når jeg ankommer til virksomhedens hemmelige placering, hvor diamanter er lavet. "Hvis vi var i Afrika, ville vi have pigtråd, sikkerhedsvagter og vagttårne. Vi kan ikke gøre det i Massachusetts." Apollos direktører bekymrer sig om tyveri, virksomhedsspioner og deres egen sikkerhed. Da Linares var på en diamantkonference for et par år siden, siger han, en mand, som han nægter at beskrive, gled bag ham, da han gik ud af et hotelmødelokale og sagde, at en person fra et naturlig diamantfirma bare kunne sætte en kugle i hovedet . ”Det var et skræmmende øjeblik, ” minder Linares.
Bryants far, Robert Linares, arbejdede sammen med en samarbejdspartner, der blev medstifter af Apollo, opfandt virksomhedens diamantdyrkningsteknik. Robert ledsager mig ind i et af virksomhedens produktionslokaler, en lang hall fyldt med fire køleskabsstore kamre, der er børstet med rør og målere. Når teknikere går forbi i skrubber og laboratoriefrakker, kaster jeg et blik ind i skålvinduet på en af maskinerne. En kryptonit-grøn sky fylder toppen af kammeret; i bunden er der 16 knapper i knapstørrelse, som hver lyser en uklar pink. "Ser det ikke ud som noget, ikke?" Siger Robert. "Men de vil være halvkaratere om et par uger."
I 1796 opdagede kemikeren Smithson Tennant, at diamant er lavet af kulstof. Men først siden 1950'erne har videnskabsmænd formået at fremstille diamanter og smed dem ud af grafit udsat for temperaturer så høje som 2.550 grader Fahrenheit og et tryk 55.000 gange større end jordens atmosfære. Men stenene var små og uren. Kun kornet var nyttigt, mest til industrielle anvendelser som tandbor og båndsav. I løbet af det sidste årti har forskere som Linares imidlertid perfektioneret en kemisk proces, der dyrker diamanter så rene og næsten lige så store som de fineste prøver, der blev trukket ud af jorden. Processen, kemisk dampaflejring (CVD), passerer en kulstofgassky over diamantfrø i et vakuumkammer opvarmet til mere end 1.800 grader. En diamant vokser, når kulstof krystalliserer oven på frøet.
Robert Linares har været i spidsen for krystalsynteseforskning, siden han begyndte at arbejde på Bell Labs i Murray Hill, New Jersey, i 1958. Han startede videre med et halvlederfirma, Spectrum Technologies, som han senere solgte ved hjælp af provenuet til bankroll yderligere forskning på diamanter. I 1996, efter næsten et årti, hvor han arbejdede i garagen i hans Boston-hjem - ingen skænderi, i garagen, hvor han havde oprettet udstyr, som han afviser at beskrive - opdagede han den nøjagtige blanding af gasser og temperaturer, der gjorde det muligt for ham at skabe store en-krystal diamanter, den slags, der er skåret i ædelsten. ”Det var en ret spænding, ” siger han. "Som at kigge ind i en diamantmine."
Efter en uvildig vurdering af kvaliteten af disse laboratoriediamanter bad jeg Bryant Linares om at lade mig låne en Apollo-sten. Den næste dag placerer jeg 0, 38 karat, prinsesseskåret sten foran Virgil Ghita i Ghitas smalle smykkebutik i Boston centrum. Med en pincet bringer han diamanten op til sit højre øje og studerer den med en juvelerens luppe og vender langsomt perlen i den mudefyldte eftermiddags sol. "Flot sten, fremragende farve. Jeg ser ikke nogen ufuldkommenheder, " siger han. "Hvor fik du det?"
”Den blev dyrket i et laboratorium ca. 20 miles herfra, ” svarer jeg.
Han sænker luppen og ser på mig et øjeblik. Så studerer han stenen igen og forfølger panden. Han sukker. "Der er ingen måde at fortælle, at det er laboprettet."
For mere end en milliard år siden, og mindst 100 mil under jordoverfladen, smed en blanding af enorm varme og titanisk tryk kulstof ind i de diamanter, der udvindes i dag. Stenene blev bragt mod jordoverfladen af gamle underjordiske vulkaner. Hver vulkan efterlod et gulerodsformet rør af sten kaldet kimberlit, som er besat med diamanter, granater og andre perler. Den sidste kendte udbrud af kimberlit til jordoverfladen skete for 47 millioner år siden.
Diamanter er ekstraheret fra næsten alle regioner i verden, fra nord for polarsirklen til troperne i det vestlige Australien. De fleste diamantminer starter med en bred grop; hvis kimberlit-røret har en masse diamanter, grave minearbejdere aksler 3000 fod eller mere dybt. I områder, hvor floder engang løb over kimberlitesømme, sigter folk diamanter fra grus. Løse diamanter bruges til at dukke op i felter i Midtvesten i 1800-tallet; de blev deponeret der af gletsjere. De fleste geologer mener, at der fortsat dannes nye diamanter i jordens mantel - alt for dybt til, at minearbejdere kan nå frem.
Ordet "diamant" kommer fra de gamle græske adamas, hvilket betyder uovervindelig. Folk i Indien har udvundet diamantperler i godt 2.000 år, og romere fra det første århundrede brugte stenene til at skære komos. I årenes løb erhvervede diamanter en mystik som symboler på rigdom og magt. I løbet af det 16. århundrede var Koh-i-Noor, en 109 karat diamant fra Kollur-minen i det sydlige Indien, måske den mest værdifulde vare på det indiske subkontinent. Legenden hævdede, at den, der ejede det, ville styre kloden. "Det er så dyrebart, " bemærkede en forfatter på det tidspunkt, "at en dommer af diamanter værdsatte det til halvdelen af den daglige udgift for hele verden." Storbritannien fik stenen i 1849, da Lahore og Punjab blev en del af det britiske imperium; diamanten sidder nu i Tower of London, midtpunktet i en krone lavet til dronning Elizabeth i 1937.
Og alligevel er diamanter simpelthen krystalliseret rent kulstof, ligesom rock candy er krystalliseret sukker - en ordnet række atomer eller molekyler. En anden form for rent kulstof er grafit, men dets atomer holdes sammen i plader snarere end stift fastgjort i en krystal, så kulstofet slipper let af, siger, på spidsen af en blyant. Takket være styrken af bindingerne mellem dets carbonatomer har diamant enestående fysiske egenskaber. Det er selvfølgelig det hårdest kendte materiale, og det reagerer ikke kemisk med andre stoffer. Desuden er den fuldt gennemsigtig for mange bølgelængder af lys, er en fremragende elektrisk isolator og halvleder og kan justeres for at holde en elektrisk ladning.
Det er på grund af disse åbenlyst unglamorøse egenskaber, at lab-producerede diamanter har potentialet til dramatisk at ændre teknologi, måske blive lige så betydningsfulde som stål eller silicium inden for elektronik og computing. Stenene bruges allerede i højttalere (deres stivhed giver en fremragende tweeter), kosmetiske hudfolier (bittesmå diamantkorn fungerer som meget skarpe hovedbunder) og i avancerede skæreværktøjer til granit og marmor (en diamant kan skære ethvert andet stof ). Med en billig, klar forsyning med diamanter håber ingeniører at fremstille alt fra højere-drevne lasere til mere holdbare elnet. De forudser knivskarne computere, mobiltelefoner i armbåndsurstørrelse og digitale optagelsesenheder, der giver dig mulighed for at holde tusinder af film i hånden. "Folk forbinder ordet diamant med noget ental, en sten eller en perle, " siger Jim Davidson, en elektroteknisk professor ved Vanderbilt University i Tennessee. "Men den virkelige nytte bliver det faktum, at du kan deponere diamant som et lag, hvilket muliggør masseproduktion og har konsekvenser for enhver teknologi inden for elektronik."
På US Naval Research Lab, en stærkt beskyttet sammensætning lige syd for den amerikanske hovedstad, leder James Butler CVD-programmet. Han bærer en guld pinky ring, der glitrer med en hvid, en grøn og en rød diamant ædelsten, alle sammen enten oprettet eller modificeret i et laboratorium. "Teknologien er nu på et tidspunkt, hvor vi kan dyrke en mere perfekt diamant, end vi kan finde i naturen, " siger han.
Butler, en kemiker, trækker fra sit skrivebord en metalboks, der fylder med diamanter. Nogle er små, firkantede og gullige; andre er runde og gennemsigtige diske. Han fjerner en skive på størrelse med en tepande. Det er ikke tykkere end en kartoffelchip og glitrer under lysstoffet. ”Det er en solid diamant, ” siger han. "Du kan bruge noget som dette som et vindue i en rumfærgen."
Militæret er interesseret i lab-dyrkede diamanter til en række anvendelser, hvoraf kun nogle af Butler er villige til at diskutere, såsom lasere og slidbestandige belægninger. Fordi diamant i sig selv ikke reagerer med andre stoffer, synes forskere, at det er ideelt til en biologisk våbendetektor, hvor en lille, elektrisk ladet diamantplade vil indeholde receptormolekyler, der genkender bestemte patogener, såsom miltbrand; når en patogen binder til en receptor, udløses et signal. Butler, der arbejder med University of Wisconsin kemiker Robert Hamers, har produceret en prototype af sensoren, der kan detektere DNA eller proteiner.
Den største single-crystal diamant nogensinde dyrket i et laboratorium er ca. 0, 7 inches med 0, 2 inches med 0, 2 inches eller 15 karat. Stenen er ikke under militær vagt eller et skjult sted. Det er i et rum, der er fyldt med målere og mikroskoper sammen med den ulige cykel- og congo-tromme, på et grønt campus omgivet af Washington, DC's Rock Creek Park. Russell Hemley, direktør for Carnegie Institution's Geophysical Lab, begyndte at arbejde på at dyrke diamanter med CVD i 1995. Han trækker en diamant ud af sine khakier. Det ville være svært at tage fejl af denne diamant for alt, hvad der er solgt hos Tiffany. Den rektangulære sten ligner et tykt stykke tonet glas.
Hemley og andre forskere bruger laboratorie- og naturlige diamanter for at forstå, hvad der sker med materialer under meget højt tryk - typen af tryk i midten af jorden. Han udfører eksperimenter ved at klemme materialer i en "diamant-amboltcelle", i det væsentlige en kraftig skruestik med diamanter på begge spidser.
For nogle få år siden skabte Hemley en af de hårdest kendte diamanter. Han voksede den i laboratoriet og placerede den derefter i en højtryksovn med høj temperatur, der ændrede diamantens atomstruktur. Stenen var så hård, at den knækkede Hemleys hårdhedsmåler, som i sig selv var lavet af diamant. Ved hjælp af den superharde diamant-ambolt har Hemley øget mængden af tryk, han kan udøve på materialer i sine eksperimenter, op til fire millioner til fem millioner gange større end atmosfæretrykket ved havets overflade.
"Under ekstreme forhold er opførslen af materialer meget forskellig, " forklarer han. "Tryk gør, at alle materialer gennemgår transformationer. Det gør gasser til superledere, gør nye superhårdte materialer. Du kan ændre elementernes art."
Han opdagede for eksempel, at under tryk smelter brintgas sammen med jernkrystaller. Hemley mener, at brint kan udgøre en del af jordens kerne, der ellers hovedsageligt er sammensat af jern og nikkel. Han har undersøgt brint-jernstoffet for at forstå temperaturen og sammensætningen af vores planets centrum.
I en anden overraskende opdagelse fandt Hemley, at to almindelige bakterier, inklusive tarmmikroorganismen E. coli, kan overleve under kolossalt tryk. Han og hans kolleger anbragte organismerne i vand og ratcheterede derefter diamant ambolten. Vandopløsningen blev snart til en tæt form for is. Ikke desto mindre overlevede ca. 1 procent af bakterierne, hvor nogle bakterier endda skvattede rundt. Hemley siger, at forskningen er mere bevis på, at liv som vi kender det kan være i stand til at findes på andre planeter i vores solsystem, såsom under skorpen fra en af Jupiters måner. "Kan der være liv i dybe oceaner i ydre satellitter som Europa?" spørger Hemley. "Jeg ved ikke, men vi vil måske være på udkig."
Hemley håber snart at overgå sin egen rekord for den største lab-dyrkede diamantkrystall. Det er ikke klart, hvem der har produceret den største multipelkrystalldiamant, men et firma, der hedder Element Six, kan lave skiver op til otte centimeter brede. Den største udvindede diamant, kaldet Cullinan-diamanten, var mere end 3.000 karat - ca. 1.3 pund - før den blev skåret. Den hidtil største diamant, der findes i universet, er størrelsen på en lille planet og ligger 50 lysår væk i stjernebilledet Centaurus. Astronomer med Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics opdagede den gigantiske sten for et par år siden, og de mener, at den 2.500 kilometer brede diamant engang tjente som hjertet i en stjerne. Det er ti milliarder billioner billioner karat. Astronomerne navngav det Lucy til ære for Beatles 'sang "Lucy in the Sky With Diamonds."
Naturlige diamanter er ikke særlig sjældne. I 2006 blev der produceret mere end 75.000 pund over hele verden. En diamant er en dyrebar vare, fordi alle synes, det er en dyrebar vare, det geologiske ækvivalent med en buket med røde roser, elegant og lokkende, et symbol på romantik, men i sidste ende temmelig almindelig.
Kredit for den moderne diamantkultur går primært til Sydafrika-baserede De Beers, verdens største diamantproducent. Før 1940'erne blev diamantringer sjældent givet som forlovelsesgaver. Men De Beers 'marketingkampagner etablerede tanken om, at perlerne er det øverste tegn på kærlighed og kærlighed. Deres slogan "A Diamond Is Forever", der først blev udsendt i 1948, betragtes som en af de mest succesrige reklamekampagner gennem tidene. Gennem en næsten total forsyningskontrol havde De Beers næsten fuldstændig magt over diamantmarkedet i årtier og opbevarede omhyggeligt ædelsten for at holde priser - og overskud - høje. Mens virksomheden har mistet en del af sin magt til konkurrenter i Canada og Australien i de sidste par år, kontrollerer det stadig næsten to tredjedele af verdens ru diamanter.
Diamantproducenter er stolte af den udfordring, de udgør for De Beers og resten af den naturlige diamantindustri. Apollos slogan er "En diamant er for alle." Indtil videre koster Apollos farveløse perler omtrent det samme som natursten, mens virksomhedens lyserøde, blå, champagne, mokka og brune diamanter for ca. 15 procent mindre end natursten med sådanne farver, som er meget sjældne og dyrere end hvide diamanter. I mellemtiden kan forbrugere godt være modtagelige for laboratorieproducerede diamanter af høj kvalitet. Som de fleste miner med åbent hul, forårsager diamantminer erosion, vandforurening og tab af naturtyper for dyrelivet. Endnu mere bekymrende har afrikanske krigsherrer brugt diamantcacher til at købe våben og finansiere oprørsbevægelser, som dramatiseret i 2006-filmen Blood Diamond . Skuespiller Terrence Howard bærer en diamantlåspinde med Apollo-sten. Han sagde til journalister, "Ingen blev skadet i processen med at fremstille det."
Et halvt dusin andre virksomheder er begyndt at fremstille diamanter af juvelkvalitet ved hjælp af ikke CVD, men en proces, der mere nøjagtigt efterligner den måde diamanter skabes i jorden. Metoden - dybest set en forbedring af, hvordan forskere har gjort diamanter siden 1950'erne - kræver varme på mere end 2.000 grader og et tryk, der er 50 gange større end på jordoverfladen. (Både varme og tryk er mere end hvad CVD kræver.) Enhederne på vaskemaskine kan ikke producere sten, der er meget større end seks karat. Disse HPHT-diamanter - initialerne står for højt tryk og høj temperatur - har mere kvælstof i dem end CVD-diamanter gør; nitrogenet gør diamanter ravfarvet. For tiden har processen imidlertid en betydelig fordel i forhold til CVD: den er billigere. Mens en naturlig, karat ravfarvet diamant muligvis kan købe for $ 20.000 eller mere, sælger den Florida-baserede producent Gemesis en en-karat sten for omkring $ 6.000. Men ingen, Gemesis inkluderet, vil sælge diamanter for billigt, for ikke at markedet for dem kollapser.
Gemologer, der anvender hverdagens værktøjer, kan sjældent skelne mellem naturlige diamanter og lab-dyrkede diamanter. (Falske diamanter som cubic zirconia er let at få øje på.) De Beers sælger to maskiner, der detekterer enten kemiske eller strukturelle egenskaber, der undertiden varierer mellem de to typer sten, men ingen af maskinerne kan fortælle forskellen hele tiden. En anden måde at identificere en lab-produceret diamant er at afkøle stenen i flydende nitrogen og derefter skyde en laser på den og undersøge, hvordan lyset passerer gennem stenen. Men udstyr er dyrt, og processen kan tage timer.
Diamanter fra Apollo og Gemesis, de to største producenter, er mærket med en laserindskrevet insignier, der er synlige med en juvelerens luppe. Sidste år begyndte Gemological Institute of America, en erhvervsundersøgelsesgruppe, at klassificere lab-dyrkede sten efter karat, udskæring, farve og klarhed - ligesom det gør for natursten - og det giver et certifikat for hver perle, der identificerer det som lab vokset.
Diamantgruveselskaberne har kæmpet tilbage og argumenteret for, at alt det, der glitter, ikke er diamant. De Beers 'annoncer og dens websteder insisterer på, at diamanter skal være naturlige, uforarbejdede og millioner af år gamle. "Diamanter er sjældne og specielle ting med en iboende værdi, der ikke findes i fabriksfremstillede syntetiske stoffer, " siger talskvinde Lynette Gould. "Når folk vil fejre et unikt forhold, vil de have en unik diamant, ikke en tre dage gammel fabriksstenet sten." (De Beers har en investering i Element Six, det selskab, der fremstiller tynde industrielle diamanter.)
Jewelers Vigilance Committee (JVC), en handelsgruppe, har lobbyet Federal Trade Commission for at forhindre diamantproducenter i at kalde deres sten "kultiveret", et udtryk, der bruges til de fleste af de perler, der sælges i dag. (Mennesker i den udvindede diamantvirksomhed bruger mindre smigrende udtryk som "syntetisk.") JVC indgav en andragende til agenturet i 2006 og hævdede, at forbrugere ofte er forvirrede af nomenklaturen omkring lab-dyrkede diamanter.
Fra begyndelsen af sin forskning med CVD for mere end 20 år siden håbede Robert Linares, at diamanter ville blive fremtiden for elektronik. I hjertet af næsten enhver elektrisk enhed er en halvleder, der kun transmitterer elektricitet under visse betingelser. I de sidste 50 år er enhederne næsten udelukkende fremstillet af silicium, et metallignende stof, der er udvundet af sand. Det har dog to betydelige ulemper: det er skrøbeligt og overophedet. Derimod er diamant robust, brydes ikke ned ved høje temperaturer, og dets elektroner kan gøres til at bære en strøm med minimal interferens. I øjeblikket er den største hindring for diamantens forbigående silicium penge. Silicium er et af de mest almindelige materialer på jorden, og infrastrukturen til produktion af siliciumchips er veletableret.
Apollo har brugt overskuddet fra sine ædelstene til at underskrive sin indsats i halvlederindustrien på 250 milliarder dollars. Virksomheden har et partnerskab Bryant Linares afviser at bekræfte at producere halvledere, der er specialiserede til formål, som han afviser at diskutere. Men han afslørede for mig, at Apollo er begyndt at sælge diamantskiver på en tomme. ”Vi forventer, at disse indledende skiver vil blive brugt til forsknings- og udviklingsformål i vores kunders produktudviklingsindsats, ” siger Linares.
Før jeg forlader Apollo-laboratoriet, tager Robert og Bryant Linares mig med ind i et lagerlignende rum på størrelse med et gymnasium. Det er tomt undtagen for store elektriske kabler, der snakkes langs gulvet. Rummet vil snart blive fyldt med 30 diamantfremstillingsmaskiner, siger mændene, og næsten fordobler Apollos produktionskapacitet. Det vil være verdens første diamantfabrik, siger de. "Der var en kobberalder og en ståltid, " siger Bryant. "Næste bliver diamant."
Ulrich Boser skriver en bog om verdens største uløste kunstheist.
Fotograf Max Aguilera-Hellweg er specialiseret i medicinske og videnskabelige emner.
