Dobivanje dijamanata, umjetnih dakako, je u kemijskom smislu jednostavno, a u tehnološkom komplicirano. Zašto to kažem? Zato što dijamant nije ništa drugo nego, kao i grafit, alotropska modifikacija ugljika, koja, kao i alotropske modifikacije drugih kemijskih elementa, prelaze jedna u drugu promjenom tlaka i temperature. Kositar, primjerice, može biti metal i nemetal, isto tako i arsen.

Lakonski rečeno, pri normalnom tlaku grafit je stabilna alotropska modifikacija ugljika, dok je dijamant njegova metastabilna modifikacija. Pri visokom tlaku vrijedi obrat: dijamant postaje stabilna, a grafit metastabilna modifikacija. Zagrijavamo li pri normalnom tlaku dijamant, on će pocrniti, ali ne zato što se pretvorio u vrlo rijedak crni (točnije: tamni) dijamant nego zato što je od njega nastao grafit. Isto tako, zagrijavanjem grafita pri tlaku višem od 10 GPa (10⁵ bar) nastat će dijamant. Toliko o (jednostavnoj) kemiji.

No u pogledu tehnologije postupak dobivanja dijamanata daleko je od svake jednostavnosti. Reći da je dijamant stabilna, a grafit metastabilina alotropska modifikacija pri visokom tlaku implicira, prvo, da treba postići „visoki tlak“, a drugo da nam to ništa ne govori o brzini (kinetici) pretvorbe. Dijamanti nastaju u unutrašnjosti Zemlje, u magmi, no njihov rast traje milijunima godina. Na površini Zemlje kemičarima ne preostaje drugo nego da razmišljaju o katalizatoru koji će ubrzati tu, kao i svaku drugu kemijsku pretvorbu. Katalizatori za dijamant su obično teški metali poput kroma, željeza ili platine. 

Iz toga proizlazi jasan zaključak: nije toliko teško načiniti dijamant koliko načiniti veliki dijamant. Veličina dijamanta mjeri se u karatima (1 karat = 0,2 grama), no cijena dijamanata ipak nije određena njihovom masom, poput krumpira na tržnici. Karat većeg dijamanta stoji više od karata manjeg dijamanta, razumije se.

I evo sad nove vijesti, o novom znanstvenom dostignuću, o kojem ste već mogli nešto pročitati i na ovim mrežnim stranicama. Riječ je o znanstvenom radu velikog broja (huh...) znanstvenika sa svih krajeva svijeta (SAD, Francuska, Njemačka, Kina, Japan...) što se pod naslovom „Diamond formation kinetics in shock-compressed C-H-O samples recorded by small angle x-ray scattering and x-ray diffraction“ pojavio u časopisu Science Advances. Jednostavnije rečeno, znanstvenici su dobili ili, točnije, istraživali nastajanje dijamanata („diamond formation kinetics“) pri obasjavanju jakom laserskom zrakom mete od polietilentereftalata (PET), postižući tako tlak („shock-compressed C-H-O samples“) dovoljno visok da može nastati druga, skupocjena modifikacija ugljika. Pri analizi rezultata služili su se odavno poznatom metodom ogiba rendgenskih zraka („x-ray diffraction“) no i manje poznatom metodom njihova raspršenja („x-ray scattering“) – no to zanima više stručnjaka nego čitatelja ovih mrežnih stranica.  

Da se obasjavanjem plastičnih masa laserom mogu postići visoki tlakovi zna se već dugo, pa se s time eksperimentiralo ne bi li se dobili tlakovi i temperature dovoljno visoke za pokretanje termonuklearne reakcije. No dobro, zašto je izabran baš PET?

Kada bi PET bio prirodni materijal, pa dospio u epruvetu kemičara 19. stoljeća, vjerojatno bismo u školi učili da je PET ugljikohidrat, no neke čudne, posebne vrste. Jednostavna, elementarna analiza otkriva da se svaki šećer može napisati kao „hidrat ugljika“ (saharoza: C₁₂H₂₂O₁₁ = C₁₂·11H₂O). Isto se tako, igrom slučaja, može napisati i formula polimera PET: (C₁₀H₈O₄)_n = (C₁₀·4H₂O)_n. No kisik i vodik nisu ovdje nekakve nečistoće, jer da je tako onda bi, logično, autori spomenutog rada upotrijebili metu od grafita. (Takvom metom se, međutim, dobivaju druge alotropske modifikacije ugljika, među njima i buckminsterfulleren, C₆₀.)

Odgovor leži opet u naslovu, u izrazu „uzorci C-H-O (C-H-O samples)“, jer pri temperaturama 3500 – 6000 K, pri kojima dolazi do preobrazbe umjetnog polimera u dijamant, više ne postoje molekule. Postoji samo smjesa ugljikovih, vodikovih i kisikovih atoma. I upravo je u toj smjesi tajna, jer kisik služi kao katalizator za kristalizaciju ugljika u dijamant!

U pokusu su nastajali dijamanti veličine od dva do sedam nanometara (oko 10^-18 karata), što ipak nije malo uzimajući u obzir da nisu rasli dulje od 10 nanosekundi.

Iako autori na kraju članka napominju da bi se postupak mogao primijeniti u proizvodnji, poticaj za istraživanje došao je iz sasvim druge sfere. Veliki planeti, poput Jupitera i Saturna, imaju u jezgri smjesu spomenuta tri elementa budući da im se atmosfera sastoji poglavito od metana, vode i amonijaka. I evo rezultata: dijamanti mogu nastajati u središtu Jupitera i Saturna, a vjerojatno i manjih „ledenih divova“, Urana i Neptuna. Možda postoje i u jezgri divovskih planeta koji kruže oko drugih zvijezda, no o tome je još prerano govoriti.   

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor stotinjak znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te, naravno, Bug online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a danas je glavni urednik mrežnih stranica Panopticum. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga, a uskoro mu izlazi još jedna, "Kemija - muza arhitekture", koju je napisao u suradnji s arhitektom Zvonkom Pađanom. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.