Jeg sitter på en gatekjøkkenrestaurant utenfor Boston, som jeg ikke har lov til å navngi på grunn av en avtale om ikke-avsløring. Jeg venter på å besøke Apollo Diamond, et selskap omtrent like hemmelighetsfullt som et spionagentur fra den sovjetiske tid. Adressen er ikke publisert. PR-personalet ville ikke gi meg veibeskrivelse. I stedet henter en representant fra Apollo meg på dette forstadsstripesenteret og kjører meg i den svarte luksusbilen sin, som jeg ikke får lov til å nevne på veier som jeg ikke har lov til å beskrive som svingete, ikke at de nødvendigvis var det.
Relatert innhold
- Ulrich Boser om “Diamanter i etterspørsel”
"Dette er en virtuell diamantgruve, " sier Apollo-administrerende direktør Bryant Linares når jeg ankommer selskapets hemmelige beliggenhet, der diamanter lages. "Hvis vi var i Afrika, ville vi ha piggtråd, sikkerhetsvakter og vakttårn. Vi kan ikke gjøre det i Massachusetts." Apollos direktører bekymrer seg for tyveri, selskapsspioner og egen sikkerhet. Da Linares var på en diamantkonferanse for noen år siden, sier han, en mann han avviser å beskrive, gled bak seg da han gikk ut av et hotellmøterom og sa at noen fra et naturlig diamantselskap bare kunne sette en kule i hodet . "Det var et skummelt øyeblikk, " husker Linares.
Bryants far, Robert Linares, og samarbeidet med en samarbeidspartner som ble en av grunnleggerne av Apollo, oppfant selskapets diamantdyrkingsteknikk. Robert ledsager meg inn i et av selskapets produksjonslokaler, en lang hall fylt med fire kammer i kjøleskapstørrelse som pustet med rør og målere. Når teknikere går forbi i skrubber og laboratoriefrakker, kaster jeg blikket inn i skålvinduet til en av maskinene. En kryptonittgrønn sky fyller toppen av kammeret; nederst er 16 skiver i knappstørrelse, som hver gløder en disig rosa. "Ser ikke ut som noe, ikke sant?" Sier Robert. "Men de vil være halvkaratere om noen uker."
I 1796 oppdaget kjemikeren Smithson Tennant at diamant er laget av karbon. Men først siden 1950-tallet har forskere klart å produsere diamanter og smidd dem ut av grafitt utsatt for temperaturer så høye som 2.550 grader Fahrenheit og trykk 55.000 ganger større enn jordens atmosfære. Men steinene var små og uren. Bare kornet var nyttig, mest for industrielle bruksområder som tannbor og båndsag. I løpet av det siste tiåret har forskere som Linares imidlertid perfeksjonert en kjemisk prosess som dyrker diamanter som rene og nesten like store som de fineste eksemplarene som ble trukket ut av bakken. Prosessen, kjemisk dampdeponering (CVD), fører en karbongasssky over diamantfrø i et vakuumkammer oppvarmet til mer enn 1800 grader. En diamant vokser når karbon krystalliserer på toppen av frøet.
Robert Linares har vært i spissen for forskning i krystallsyntese siden han begynte å jobbe på Bell Labs i Murray Hill, New Jersey, i 1958. Han startet videre et halvlederselskap, Spectrum Technologies, som han senere solgte, og brukte inntektene til bankroll videre forskning på diamanter. I 1996, etter nesten et tiår som arbeidet i garasjen i hans Boston-hjem - ingen tuller, i garasjen, der han hadde satt opp utstyr han ikke vil beskrive - oppdaget han den nøyaktige blandingen av gasser og temperaturer som gjorde at han kunne lage store en-krystall diamanter, den typen som er kuttet i edelstener. "Det var ganske spennende, " sier han. "Som å se inn i en diamantgruve."
For å søke en objektiv vurdering av kvaliteten på disse laboratoriediamantene ba jeg Bryant Linares om å la meg få låne en Apollo-stein. Dagen etter plasserer jeg 0, 38 karat, prinsessekuttet stein foran Virgil Ghita i Ghitas smale smykkebutikk i Boston sentrum. Med en pinsett bringer han diamanten opp til høyre øye og studerer den med en gullsmedlupp, og vender sakte perlen i den motefylte ettermiddagssolen. "Fin stein, utmerket farge. Jeg ser ingen ufullkommenheter, " sier han. "Hvor fikk du det?"
"Den ble dyrket i et laboratorium omtrent 20 kilometer herfra, " svarer jeg.
Han senker luppen og ser på meg et øyeblikk. Så studerer han steinen igjen og peker pannen. Han sukker. "Det er ingen måte å fortelle at det er labopprettet."
For mer enn en milliard år siden, og minst 100 mil under jordoverflaten, smidde en blanding av enorm varme og titanisk trykk karbon inn i diamantene som er utvunnet i dag. Steinene ble ført mot overflaten av jorden av gamle underjordiske vulkaner. Hver vulkan etterlot seg et gulrotformet rør av stein kalt kimberlite, som er pyntet med diamanter, granater og andre perler. Det siste kjente utbruddet av kimberlit til jordoverflaten skjedde for 47 millioner år siden.
Diamanter er trukket ut fra nesten alle regioner i verden, fra nord for polarsirkelen til tropene i det vestlige Australia. De fleste diamantgruver starter med en bred grop; hvis kimberlite-røret har mye diamanter, graver gruvearbeidere sjakter 3000 fot eller mer dypt. I områder der elver en gang løp over kimberlitesømmer, siler folk diamanter fra grus. Løse diamanter pleide å dukke opp i felt i Midtvesten på 1800-tallet; de ble avsatt der av isbreer. De fleste geologer tror at nye diamanter fortsetter å dannes i jordens mantel - altfor dypt for at gruvearbeidere kan nå.
Ordet "diamant" kommer fra de gamle greske adamaene, og betyr uovervinnelig. Folk i India har utvunnet diamantgems i godt 2000 år, og romere fra det første århundre brukte steinene til å snekre komoser. Gjennom tidene fikk diamanter en mystikk som symboler på rikdom og makt. I løpet av 1500-tallet var Koh-i-Noor, en diamant på 109 karat fra Kollur-gruven i Sør-India, kanskje den mest verdsatte gjenstanden på det indiske subkontinentet. Legenden mente at den som eide den, ville styre kloden. "Det er så dyrebart, " bemerket en forfatter den gangen, "at en dommer av diamanter verdsatte den til halve den daglige kostnaden for hele verden." Storbritannia fikk steinen i 1849 da Lahore og Punjab ble en del av det britiske imperiet; diamanten sitter nå i Tower of London, midtpunktet i en krone laget til dronning Elizabeth i 1937.
Og likevel er diamanter ganske enkelt krystallisert rent karbon, akkurat som steingodis er krystallisert sukker - et ordnet utvalg av atomer eller molekyler. En annen form for rent karbon er grafitt, men atomene blir holdt sammen i ark snarere enn stivt festet i en krystall, så karbonet trekker lett av, for eksempel på spissen av en blyant. Takket være styrken i bindingene mellom karbonatomer har diamant eksepsjonelle fysiske egenskaper. Det er selvfølgelig det vanskeligste kjente materialet, og det reagerer ikke kjemisk med andre stoffer. Dessuten er den helt gjennomsiktig for mange bølgelengder av lys, er en utmerket elektrisk isolator og halvleder, og kan finjusteres for å holde en elektrisk ladning.
Det er på grunn av disse riktignok uglamorøse egenskapene at labproduserte diamanter har potensial til å dramatisk endre teknologi, og kanskje bli like betydningsfulle som stål eller silisium innen elektronikk og databehandling. Steinene brukes allerede i høyttalere (deres stivhet gir en utmerket tweeter), kosmetiske hudfolier (bittesmå diamantkorn fungerer som veldig skarpe hodebunner) og i avanserte skjæreverktøy for granitt og marmor (en diamant kan kutte ethvert annet stoff ). Med en billig, klar tilførsel av diamanter, håper ingeniører å lage alt fra laserdrevne lasere til mer holdbare kraftnett. De ser for seg syltetynne datamaskiner, mobiltelefoner i armbåndsurstørrelse og digitale innspillingsenheter som lar deg holde tusenvis av filmer i håndflaten. "Folk forbinder ordet diamant med noe entall, en stein eller en perle, " sier Jim Davidson, professor i elektroteknikk ved Vanderbilt University i Tennessee. "Men det virkelige verktøyet kommer til å være det faktum at du kan deponere diamant som et lag, noe som muliggjør masseproduksjon og får konsekvenser for enhver teknologi innen elektronikk."
På US Naval Research Lab, en sterkt bevoktet forbindelse rett sør for den amerikanske hovedstaden, leder James Butler CVD-programmet. Han har på seg en gullrosa ring som glitrer med en hvit, en grønn og en rød diamant edelsten, alle av dem enten opprettet eller modifisert i et laboratorium. "Teknologien er nå på et punkt hvor vi kan dyrke en mer perfekt diamant enn vi kan finne i naturen, " sier han.
Butler, en kjemiker, trekker fra pulten sin en metallboks som fylder med diamanter. Noen er små, firkantede og gulaktige; andre er runde og transparente disker. Han fjerner en skive på størrelse med en tefat. Den er ikke tykkere enn en potetbrikke og glitrer under lysstoffrøret. "Det er solid diamant, " sier han. "Du kan bruke noe slikt som et vindu i en romferge."
Militæret er interessert i laboratorievoksede diamanter til en rekke bruksområder, bare noen av dem er Butler villig til å diskutere, for eksempel lasere og slitesterke belegg. Fordi diamant i seg selv ikke reagerer med andre stoffer, mener forskere at det er ideelt for en biologisk våpendetektor, der en bitteliten, elektrisk ladet diamantplate vil inneholde reseptormolekyler som gjenkjenner spesielle patogener som miltbrann; når et patogen binder seg til en reseptor, utløses et signal. Butler, som jobber med University of Wisconsin-kemner Robert Hamers, har produsert en prototype av sensoren som kan oppdage DNA eller proteiner.
Den største enkeltkrystalldiamanten som noen gang er dyrket i et laboratorium er omtrent 0, 7 tommer x 0, 2 cm, eller 15 karat. Steinen er ikke under militær vakt eller på et skjult sted. Det er i et rom overfylt med målere og mikroskoper, sammen med den rare sykkel- og congo-trommelen, på et grønt campus omgitt av Washington, DC's Rock Creek Park. Russell Hemley, direktør for Carnegie Institutions Geophysical Lab, begynte å jobbe med dyrking av diamanter med CVD i 1995. Han trekker en diamant ut av khakiene sine. Det ville være vanskelig å ta feil av denne diamanten for alt som selges hos Tiffany. Den rektangulære steinen ser ut som et tykt stykke tonet glass.
Hemley og andre forskere bruker laboratorie- og naturlige diamanter for å forstå hva som skjer med materialer under veldig høyt trykk — typen trykk midt på jorden. Han utfører eksperimenter ved å presse materialer i en "diamant-amboltcelle", hovedsakelig en kraftig skruveplate med diamanter på begge spissene.
For noen år siden opprettet Hemley en av de hardest kjente diamantene. Han vokste den på laboratoriet og plasserte den deretter i en høytrykksovn med høy temperatur som forandret diamantens atomstruktur. Steinen var så hard at den knuste Hemleys hardhetsmåler, som i seg selv var laget av diamant. Ved å bruke den superharde diamant-ambolten har Hemley økt mengden trykk han kan utøve på materialer i sine eksperimenter opp til fire millioner til fem millioner ganger større enn atmosfæretrykk ved havnivå.
"Under ekstreme forhold er atferden til materialer veldig forskjellig, " forklarer han. "Trykk gjør at alle materialer gjennomgår transformasjoner. Det gjør gasser til superledere, lager nye superharde materialer. Du kan endre elementenes natur."
Han oppdaget for eksempel at hydrogengass under trykk smelter sammen med jernkrystaller. Hemley tror at hydrogen kan utgjøre en del av jordens kjerne, som ellers hovedsakelig er sammensatt av jern og nikkel. Han har studert hydrogen-jernstoffet for å forstå temperaturen og sammensetningen av sentrum av planeten vår.
I en annen overraskende oppdagelse fant Hemley at to vanlige bakterier, inkludert tarmmikroorganisme E. coli, kan overleve under kolossalt trykk. Han og kollegene plasserte organismene i vann og sperret deretter opp diamantstammen. Vannløsningen ble snart til en tett form av is. Likevel overlevde omtrent 1 prosent av bakteriene, med noen bakterier som til og med spratt rundt. Hemley sier at forskningen er mer bevis på at livet slik vi kjenner det kan være i stand til å eksistere på andre planeter i solsystemet vårt, for eksempel under jordskorpen til en av Jupiters måner. "Kan det være liv i dype hav i ytre satellitter som Europa?" spør Hemley. "Jeg vet ikke, men vi vil kanskje se."
Hemley håper snart å overgå sin egen rekord for den største lab-dyrkede diamantkrystallen. Det er ikke klart hvem som har produsert den største multikrystalldiamanten, men et selskap som heter Element Six kan lage skiver opp til åtte centimeter brede. Den største utvinnede diamanten, kalt Cullinan-diamanten, var mer enn 3000 karat - cirka 1, 3 pund - før den ble kuttet. Den største diamanten så langt funnet i universet er størrelsen på en liten planet og ligger 50 lysår unna i stjernebildet Centaurus. Astronomer med Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics oppdaget den gigantiske steinen for noen år siden, og de tror den 2500 kilometer brede diamanten en gang tjente som hjertet til en stjerne. Det er ti milliarder billioner karat. Astronomene kalte den Lucy til ære for Beatles 'sang "Lucy in the Sky With Diamonds."
Naturlige diamanter er ikke spesielt sjeldne. I 2006 ble mer enn 75 000 pund produsert over hele verden. En diamant er en dyrebar vare fordi alle synes det er en dyrebar vare, den geologiske ekvivalenten til en bukett med røde roser, elegant og forlokkende, et symbol på romantikk, men til slutt ganske vanlig.
Kreditt for den moderne kulturen av diamanten går først og fremst til Sør-Afrika-baserte De Beers, verdens største diamantprodusent. Før 1940-tallet ble det sjelden gitt diamantringer som forlovelsesgaver. Men De Beers 'markedsføringskampanjer etablerte ideen om at juvelene er det øverste symbolet på kjærlighet og hengivenhet. Deres slagord "A Diamond Is Forever", først utplassert i 1948, regnes som en av de mest suksessrike reklamekampanjene gjennom tidene. Gjennom en nesten total kontroll av forsyningen hadde De Beers nesten fullstendig makt over diamantmarkedet i flere tiår, og forsvarte forsiktig edelstenene for å holde prisene - og overskuddet - høye. Mens selskapet har mistet noe av sin makt til konkurrenter i Canada og Australia de siste årene, kontrollerer det fremdeles nesten to tredjedeler av verdens grove diamanter.
Diamantdyrkere er stolte av utfordringen de utgjør for De Beers og resten av den naturlige diamantindustrien. Apollos slagord er "En diamant er for alle." Så langt koster imidlertid Apollos fargeløse perler omtrent det samme som natursteiner, mens selskapets rosa, blå, champagne, mokka og brune diamanter detaljhandel for omtrent 15 prosent mindre enn naturstein med slike farger, som er veldig sjeldne og dyrere enn hvite diamanter. I mellomtiden kan forbrukerne godt være mottakelige for laboratorieproduserte diamanter av høy kvalitet. I likhet med de fleste miner i gruven, forårsaker diamantgruver erosjon, vannforurensning og tap av naturtyper for dyrelivet. Enda mer urovekkende har afrikanske krigsherrer brukt diamantcacher for å kjøpe våpen og finansiere opprørsbevegelser, som dramatisert i 2006-filmen Blood Diamond . Skuespiller Terrence Howard har på seg en diamantapell med Apollo-steiner. Han sa til reporterne, "Ingen ble skadet i ferd med å lage den."
Et halvt dusin andre selskaper har begynt å produsere diamanter av juvelkvalitet ved ikke å bruke CVD, men en prosess som nærmere etterligner måten diamanter blir til i jorden. Metoden - i utgangspunktet en forbedring av hvordan forskere har laget diamanter siden 1950-tallet - krever varme på mer enn 2000 grader og et trykk 50 ganger større enn på jordoverflaten. (Både varmen og trykket er mer enn hva CVD krever.) Enhetene i vaskemaskinstørrelsen kan ikke produsere steiner som er mye større enn seks karat. Disse HPHT-diamantene - initialene står for høyt trykk og høy temperatur - har mer nitrogen i seg enn CVD-diamanter; nitrogenet gjør diamantene ravfarget. Foreløpig har prosessen imidlertid en betydelig fordel i forhold til CVD: den er rimeligere. Mens en naturlig, karat ravfarget diamant kan handle for $ 20.000 eller mer, selger den Florida-baserte produsenten Gemesis en en karat stein for omtrent $ 6000. Men ingen, Gemesis inkludert, ønsker å selge diamanter for billig for at ikke markedet for dem kollapser.
Gemologer som bruker hverdagsverktøy, kan sjelden skille mellom naturlige diamanter og lab-dyrkede diamanter. (Falske diamanter som kubiske zirkoner er enkle å få øye på.) De Beers selger to maskiner som oppdager enten kjemiske eller strukturelle egenskaper som noen ganger varierer mellom de to steintypene, men ingen av maskinene kan fortelle forskjellen hele tiden. En annen måte å identifisere en laboratorieprodusert diamant er å avkjøle steinen i flytende nitrogen og deretter skyte en laser på den og undersøke hvordan lyset passerer gjennom steinen. Men utstyr er dyrt og prosessen kan ta timer.
Diamanter fra Apollo og Gemesis, de to største produsentene, er merket med en laserinnskrevet signatur som er synlig med en gullsmedprop. I fjor begynte Gemological Institute of America, en forskningsgruppe for industrien, å sortere lab-dyrkede steiner i henhold til karat, kutt, farge og klarhet - akkurat som for natursteiner - og den gir et sertifikat for hver perle som identifiserer den som lab vokst.
Diamantgruveselskapene har kjempet tilbake og hevdet at alt det som glitrer ikke er diamant. De Beers 'annonser og dets nettsteder insisterer på at diamanter skal være naturlige, ubearbeidede og millioner av år gamle. "Diamanter er sjeldne og spesielle ting med en iboende verdi som ikke finnes i fabrikkproduserte syntetiske stoffer, " sier talskvinne Lynette Gould. "Når folk ønsker å feire et unikt forhold, vil de ha en unik diamant, ikke en tre dager gammel fabrikkprodusert stein." (De Beers har en investering i Element Six, selskapet som lager tynne industriamanter.)
Jewelers Vigilance Committee (JVC), en handelsgruppe, har lobbyvirksomhet Federal Trade Commission for å forhindre at diamantprodusenter kan kalle steinene sine "kultiverte", et begrep som brukes for de fleste perler som selges i dag. (Mennesker i den utvinnede diamantvirksomheten bruker mindre flatterende uttrykk som "syntetisk.") JVC sendte inn en begjæring til byrået i 2006, og hevdet at forbrukere ofte er forvirret av nomenklaturen rundt labrevne diamanter.
Fra begynnelsen av forskningen sin med CVD for mer enn 20 år siden, håpet Robert Linares at diamanter ville bli fremtiden for elektronikk. I hjertet av nesten alle elektriske apparater er en halvleder, som bare overfører strøm under visse forhold. I løpet av de siste 50 årene har enhetene blitt laget nesten utelukkende av silisium, et metalllignende stoff utvunnet fra sand. Det har imidlertid to betydelige ulemper: den er skjør og overopphetes. Derimot er diamant robust, brytes ikke ned ved høye temperaturer, og elektronene kan gjøres for å føre en strøm med minimal interferens. For øyeblikket er den største hindringen for diamantens forbikjørende silisium penger. Silisium er et av de vanligste materialene på jorden, og infrastrukturen for å produsere silisiumflis er godt etablert.
Apollo har brukt overskudd fra edelstenene sine til å tegne overskuddet til halvlederindustrien på 250 milliarder dollar. Selskapet har et partnerskap Bryant Linares avslår å bekrefte for å produsere halvledere spesialisert for formål han avviser å diskutere. Men han avslørte for meg at Apollo begynner å selge en tommers diamantskiver. "Vi forventer at disse innledende platene vil bli brukt til forsknings- og utviklingsformål i våre kunders produktutviklingsarbeid, " sier Linares.
Før jeg forlater Apollo-laboratoriet, tar Robert og Bryant Linares meg inn i et lagerlignende rom på størrelse med et gymnasium. Det er tomt, bortsett fra store elektriske kabler som slenger langs gulvet. Plassen vil snart fylles med 30 diamantproduserende maskiner, sier mennene, og nesten dobler Apollos produksjonskapasitet. Det vil være verdens første diamantfabrikk, sier de. "Det var en kobberalder og en ståltid, " sier Bryant. "Neste blir diamant."
Ulrich Boser skriver en bok om verdens største uløste kunstheist.
Fotograf Max Aguilera-Hellweg har spesialisert seg på medisinske og vitenskapelige fag.
