高圧高温法(HPHT)と化学気相成長法(CVD)である。
HPHT法は、地球のマントルの自然条件を再現するもので、高圧と高温によって炭素原子がダイヤモンドに結晶化する。
一方、CVD法は、気体から炭素原子をダイヤモンドの種に蒸着させるもので、圧力は低いが温度は高い。
ダイヤモンドはどのように成長するのか?4つの主要な方法
1.高圧高温(HPHT)法
HPHT法では、非常に高い圧力(通常は約5GPa)、約1500℃の温度を発生させることができる装置内のカプセルに、小さなダイヤモンドの種を入れます。
カプセルの中には、炭素源(多くの場合グラファイト)と、鉄、ニッケル、コバルトなどの金属の溶融フラックスが入っている。
このフラックスは、ダイヤモンドの成長に必要な温度と圧力を下げるのに役立つ。
グラファイトの炭素は溶融金属に溶解し、温度の低いダイヤモンドシードに向かって移動し、そこで結晶化する。
このプロセスには数日から数週間かかり、その間にダイヤモンドの結晶が1個または数個成長する。
結晶が希望の大きさに達すると、結晶を取り出し、切断し、研磨する。
2.化学気相成長法(CVD法
CVD法では、メタンなどの炭素を多く含むガスで満たされた密閉チャンバーにダイヤモンドの種を入れます。
チャンバーは700℃から1300℃の温度に加熱され、圧力はHPHT法よりもかなり低くなります。
この条件下でガス分子が分解し、炭素原子がダイヤモンドシード上に堆積し、ダイヤモンド層が一層ずつ形成される。
このプロセスにも数週間かかり、成長時間はダイヤモンドの最終的なサイズに直接影響する。
成長後、ダイヤモンドは、残留グラファイト層を除去し、品質を向上させるための追加処理を受けることがある。
3.20世紀半ば以降の改良
どちらの方法も、20世紀半ばに開発されて以来、改良が重ねられてきました。
その結果、工業用にも宝飾用にも適した、より大きな宝石品質のダイヤモンドを生産できるようになりました。
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