Người ta 'nuôi trồng' kim cương trong phòng thí nghiệm như thế nào?

"Nuôi cấy" kim cương nhân tạo có nghĩa là bạn có thể đưa việc sản xuất vật liệu này đến những nơi không ngờ nhất - bao gồm cả sa mạc.

Đến Kon Tum, đi đâu và ăn gì? 4 điểm đến không thể bỏ qua khi đến Gia Lai 'Tan chảy' với những cung đường sắt đẹp nhất châu Âu

Sản xuất kim cương nhân tạo tại UAE: Ý tưởng táo bạo đưa 'mỏ' kim cương đến tay người tiêu dùng

Khối kim cương thô sẵn sàng để được đánh bóng hoặc cắt. (Nguồn: CNN)

Trong hàng ngàn năm, con người đã đào sâu vào trong lòng đất để tìm kiếm kim cương, tạo ra một số hố nhân tạo lớn nhất thế giới, như hố ở Nga và Nam Phi với độ sâu tới 625 mét. Quá trình khai thác thứ tinh thể quý giá này không chỉ tác động tiêu cực đến con người mà còn ảnh hưởng trầm trọng đến hệ sinh thái.

Tuy nhiên, dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, khai thác từ lòng đất không phải là cách duy nhất để có được kim cương.

Thời đại của kim cương nhân tạo

Theo Hiệp hội Đá quý quốc tế, viên kim cương đầu tiên được "trồng" trong phòng thí nghiệm (LGD) vào những năm 1950. Đến nay, công nghệ này vẫn đang tiếp tục phát triển.

Các phòng thí nghiệm đã có thể tạo ra tinh thể đá quý chất lượng với giá cả phải chăng, thậm chí rẻ hơn tới 80% so với kim cương tự nhiên mà không cần tốn nhiều chi phí. Việc "nuôi cấy" kim cương nhân tạo có nghĩa là bạn có thể đưa việc sản xuất vật liệu này đến những nơi không ngờ nhất - bao gồm cả sa mạc.

Bên cạnh việc chế tạo đồ trang sức, kim cương nhân tạo còn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là sản xuất các công cụ cắt vật liệu dày đặc như bê tông, đá cẩm thạch và kim loại.

Theo Paul Zimnisky, nhà phân tích và tư vấn về kim cương tại Mỹ, hiện Trung Quốc, Mỹ và Ấn Độ đang thống trị ngành sản xuất kim cương nhân tạo, trong đó hai quốc gia châu Á chiếm hơn 2/3 sản lượng toàn cầu.

Trung Quốc có kinh nghiệm nhiều thập niên về sản xuất kim cương tổng hợp, vì vậy, họ có bí quyết và cơ sở hạ tầng để trở thành nhà sản xuất lớn.

Trong khi đó, Ấn Độ từ lâu đã đi đầu trong lĩnh vực cắt và đánh bóng kim cương, đồng thời áp dụng công nghệ LGD vào sản xuất. Năm 2023, nước này đã tiến hành cải cách thuế và cam kết tăng nguồn vốn tài trợ để mở rộng ngành công nghiệp kim cương nhân tạo.

Kim cương phát triển bên trong lò phản ứng tại 2DOT4 ở Dubai, UAE. (Nguồn: CNN)

Theo CNN, các UAE là quốc gia dẫn đầu thế giới về xuất nhập khẩu kim cương nhưng họ không có một mỏ kim cương nào.

Giám đốc điều hành và Chủ tịch của Trung tâm hàng hóa Dubai Ahmed Bin Sulayem đánh giá, việc mở rộng sang ngành công nghiệp kim cương nhân tạo có thể là một động thái quan trọng đối với nền kinh tế của quốc gia Trung Đông này.

Ông Ahmed Bin Sulayem cho hay: “60 năm trước, nếu bạn nói với ai đó rằng đây là viên kim cương tổng hợp hoặc được tạo ra trong phòng thí nghiệm, họ thậm chí sẽ không nhìn vào nó. Tuy nhiên, giới trẻ hiện nay đang quan tâm đến vấn đề đạo đức và môi trường nhiều hơn, họ cũng ưu tiên giá cả phải chăng hơn. Vì vậy, ngành công nghiệp này sẽ thay đổi để thích nghi”.

Vị này nói thêm: “Với sự phát triển của ngành LGD, tượng trưng cho sự giao thoa giữa công nghệ và thương mại, tiềm năng mà nó nắm giữ là rất lớn”.

Năm 2022, nhận thấy tiềm năng kinh doanh và phát triển “nuôi giống” với loại khoáng sản quý giá này, doanh nhân Mohamed Sabeg cùng đối tác đồng sáng lập công ty 2DOT4 Diamonds có trụ sở tại Dubai. Đây là doanh nghiệp đầu tiên sản xuất, cắt và chế tác những viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm ở UAE.

Quá trình “nuôi trồng” kim cương

Cái tên 2DOT4 xuất phát từ chỉ số khúc xạ của kim cương, nghĩa là tốc độ ánh sáng khi truyền qua viên kim cương so với không khí chậm hơn khoảng 2,4 lần. Việc đặt một cái tên liên quan đến đặc tính vật lý của loại đá quý này nhằm khẳng định rằng các viên đá dù được tạo ra trong phòng thí nghiệm nhưng cũng giống hệt với kim cương trong tự nhiên.

Người đồng sáng lập công ty 2DOT4 Mohamed Sabeg kiểm tra một viên kim cương được nuôi trong phòng thí nghiệm. (Nguồn: CNN)

Người đồng sáng lập công ty 2DOT4 Mohamed Sabeg cho biết: “Ý tưởng của chúng tôi là đưa mỏ kim cương đến tay người tiêu dùng. Thay vì phải nhập khẩu kim cương từ nhiều nơi khác nhau trên thế giới, giờ đây, vật liệu quý giá này sẽ được sản xuất và bán tại địa phương”.

Sabeg nói: “Sự khác biệt duy nhất là chúng tôi kiểm soát áp suất, nhiệt độ, các loại khí. Còn kim cương tự nhiên chúng ta không thể kiểm soát nó, Trái đất đang làm điều đó”.

Để tạo ra một viên kim cương nhân tạo, ông Sabeg chia sẻ, đầu tiên cần có một viên kim cương nhân tạo hoặc tự nhiên. Nó được gọi là “hạt giống” (thường dày khoảng 0,3 đến 0,6 mm ) đặt bên trong lò phản ứng và tiếp xúc với các loại khí như hydro, metan, oxy và argon. Với áp suất lên tới 180 torrs ( khoảng 2/3 áp suất ở đỉnh núi Everest) và nhiệt độ đạt đến 1.000 độ C (1.832 độ F), carbon sẽ được lắng đọng theo thời gian, kim cương dần hình thành.

Trung bình, 2DOT4 sản xuất kim cương với tốc độ khoảng 0,01 mm mỗi giờ. Điều này có nghĩa là cứ sau 24 giờ, viên đá lại phát triển chiều dài tương đương với độ dày của hai tờ giấy.

Khi viên kim cương đã phát triển ít nhất 5 mm, nó có thể được cắt thành nhiều hạt giống khác, hạt này sẽ được đưa trở lại lò phản ứng để tạo ra nhiều kim cương hơn.

Hoặc tùy theo nhu cầu, 2DOT4 sẽ cắt và đánh bóng viên đá quý nhân tạo. Sau đó, viên kim cương có thể được bán cho các thợ kim hoàn và nhà thiết kế hoặc biến thành một món đồ trang trí trong nhà.

Hiện nay, các công ty khác của UAE đang “nối gót” 2DOT4 và thiết lập hoạt động kinh doanh LGD tại Dubai. Trong khi đó, các thương hiệu địa phương như Etika và Eayni cũng đẩy mạnh quảng cáo những thiết kế trang sức sử dụng loại đá quý nhân tạo này.

Bên trong phòng thí nghiệm 2DOT4 ở Dubai. (Nguồn: CNN)

Trung tâm Thương mại hàng hóa Dubai (DMCC) khuyến khích toàn bộ quy trình sản xuất kim cương cần được thực hiện nội bộ, như một cách gia tăng giá trị cho sản phẩm cuối cùng và củng cố ngành công nghiệp địa phương.

Ông Mohamed Sabeg hy vọng rằng, những sáng tạo của 2DOT4 sẽ đặt nền móng tương lai cho ngành sản xuất kim cương nhân tạo tại UAE, một quốc gia đang nhập khẩu kim cương nhiều nhất thế giới.

Vị doanh nhân này khẳng định: “Cách chúng tôi đang làm sẽ thiết lập một tiêu chuẩn mới trong ngành".