José Manuel Torralba, IMDEA MATERIALES

Un diamante despierta un mundo de sugerencias que nos puede llevar, dependiendo de nuestra edad, a un cabaré de París donde Marilyn Monroe declara al mundo que son “el mejor amigo para una chica” (Los caballeros las prefieren rubias, Howard Hawks, 1953); hasta la Quinta avenida de Nueva York, frente a Tiffany’s, a través de la imagen somnolienta de Audrie Hepburn (Desayuno con Diamantes, 1961, Blake Edwards); a las Minas de Sierra Leona (Diamantes de Sangre, Edward Zwick, 2006) o al barrio de los diamantes de Amberes (Diamantes Turbios, Rotem Shamir and Yuval Yefet, 2023).

Son la representación de un sueño. No en vano es el material más caro que pueda utilizarse para fabricar joyas, muy por encima del oro.

A años luz del valor del oro

Diamantes y oro son un valor refugio en los mercados (difícilmente baja su precio). Un diamante pequeño de 5 quilates (1 gramo) puede costar más de 60 000 euros (y no menos de 10 000), mientras que 1 gramo de oro puro (de 24 kilates) no vale más de 90 euros. Pero hablamos de diamantes naturales. Por razones económicas, el crecimiento de la mayoría de los diamantes sintéticos se interrumpe cuando alcanzan una masa de 1 quilate (200 mg) a 1,5 quilates (300 mg).

Así que las noticias científicas vinculadas a tópicos tan “brillantes” como los diamantes despiertan muchas expectativas. Un reciente trabajo, publicado en Nature, desarrolla un nuevo método para fabricarlos que no requiere aplicar presión extrema. Y es un avance importante.

¿Tendremos más y mejores diamantes artificiales? ¿Bajará de manera drástica el precio de los diamantes? Pues es posible que en algunos años (no pocos) esto pueda ocurrir.

Menos de 500 euros por gramo en laboratorio

Los diamante artificiales o sintéticos son una realidad desde hace décadas y ya pueden fabricarse a un coste inferior a los 500 euros por gramo. Siguen siendo una materia prima “cara”, pero las nuevas tecnologías lo van abaratando. Son químicamente muy parecidos y, aunque sus propiedades físicas no son las mismas, solo un experto joyero/gemólogo puede diferenciarlos.

El químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier descubrió en 1772, quemando diamantes con la luz del Sol, que están formados por carbono. Así comenzaron los primeros intentos de reproducir el trabajo de la naturaleza (convertir carbono en diamante) en un laboratorio. Hubo que esperar hasta 1954 para que los laboratorios de General Electric, en EE UU, lo consiguieran.

Entonces definieron las zonas de presión y temperatura en las que se produce el crecimiento del diamante a partir de varios metales. Y convirtieron grafito en diamante.

A partir de ese momento siempre ha habido en el mercado una mayor producción de diamantes artificiales que de diamantes naturales.

Cómo se consiguen

Existen dos tecnologías preferentes para fabricar diamantes artificiales.

La primera de ellas, en cierta manera, reproduce cómo fabrica diamantes la naturaleza: técnicas de alta presión y alta temperatura (HPHT, de high pressure-high temperature).

Estas tecnologías someten al grafito simultáneamente a condiciones de presión y temperatura donde el diamante es termodinámicamente más estable que el grafito. Se precisan presiones por encima de 5 GPa y temperaturas por encima de 1 500⁰ C. Desde los años 1950 del siglo pasado hasta el momento actual, se han desarrollado diferentes caminos para alcanzar estas condiciones.

La segunda tecnología reúne técnicas de deposición química de vapor CVD (de Chemical Vapour Deposition). Para esta tecnología necesitamos una “semilla” (también de diamante) bien orientada cristalográficamente, sobre la que se hace circular un gas rico en carbono (normalmente una mezcla de metano e hidrógeno) y a presiones relativamente bajas (del orden de 27 kPa) que hace “crecer” el diamante por deposición química.

Cuanto ganamos con la nueva técnica publicada

Ya se fabricaban diamantes sin aplicar presión desde hace décadas. Entonces, ¿qué es lo que aporta el nuevo desarrollo publicado en Nature?

La principal novedad es que él medio que se utiliza para hacer crecer una semilla de diamante no es un gas rico en carbono, sino un metal líquido.

El crecimiento del diamante se hace a presión atmosférica y a la temperatura del metal líquido (que puede ser indio, estaño, plomo, mercurio o bismuto, todos ellos por debajo de los “elevados” 327 º C del plomo). Estos metales actúan como disolventes, pero también como catalizadores. Pequeñas cantidades de galio, níquel, hierro o silicio pueden ayudar a la formación de los diamantes.

El dilema ecológico de los diamante de laboratorio

Los diamantes de laboratorio no están libres de culpas. Fabricarlos consume una cantidad muy elevada de energía, no son precisamente ecológicos y respetuosos con la sostenibilidad. Es aquí, en este dilema, donde el nuevo desarrollo podría suponer un interesante avance, ya que posiblemente tengan un balance energético mejor y puede que sea una de sus ventajas, dado que su temperatura de fabricación es mucho menor que la que requieren las técnicas habituales.

La nueva tecnología abre el camino a diamantes de laboratorio más baratos y menos agresivos con el medio ambiente en su proceso de fabricación. Falta que, sin tener un origen natural, despierten ese mundo de sugerencias que multiplica su valor en una joyería de lujo.

José Manuel Torralba, Catedrático de la Universidad Carlos III de Madrid, IMDEA MATERIALES

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.