Diamanten gehören zu den seltensten Materialien auf der Welt. Sie bildeten sich Milliarden von Jahren. In der Erdkruste befindet sich nur eine begrenzte Anzahl und die Anfragen von Diamanten wachsen mit jedem Jahr. Deshalb ist es nicht überraschend, dass die Gedanken an die Herstellung eines synthetischen Diamanten die Menschheit schon seit mehreren Jahren beschäftigte. Es war nicht einfach, doch am Ende ist es gelungen und heute endlich möglich, synthetische Diamanten von echten nur ausgezeichneten, zertifizierten Laboren unterschieden zu werden.

Etwas aus der Geschichte

Im Jahr 1797 haben die Menschen erfahren, dass ein Diamant im Prinzip nur aus reinem Kohlenstoff besteht. Das hat sie dazu angeregt, einen synthetischen Diamanten zu entwickeln. Somit könnten Diamanten breit zugänglich sein und müssten nicht mehr aus der Erdoberfläche gewonnen werden. Sie wurden bequem in einem Labor hergestellt.

Seit Ende des 19. Jahrhunderts gelang es James Ballantyne Hannay und Ferdinand Frédéric Henri Moissan nah an die Herstellung eines synthetischen Diamanten zu kommen. Ihre Versuche gingen in die richtige Richtung. Wegen geringen technologischen Möglichkeiten ist es ihnen jedoch nicht gelungen, einen echten synthetischen Diamanten herzustellen. In den folgenden Jahrzehnten wurde sehr oft versucht, an die Projekte anzuknüpfen und diese fortzusetzen. Hierbei leistete auch Sir Charles Algernon Parsons eine große Menge Arbeit. Er bemühte sich sein ganzes Leben lang einen synthetischen Diamanten herzustellen. In seinen theoretischen Arbeiten widmete er sich auch der sogenannten HPHT Methode, die bis heute bei der Herstellung von synthetischen Diamanten benutzt wird.

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In den 40. Jahren des 20. Jahrhunderts interessierte sich die Öffentlichkeit immer mehr für die Herstellung von synthetischen Diamanten. Besonders in der USA, Sowjetischen Union und Schweden widmeten sich Wissenschaftler mit Hilfe der Regierung dieser Tätigkeit systematisch. Die erste kommerziell erfolgreiche Diamantensynthese gelang dem Team unter der Führung von dem Wissenschaftler Tracy Hall. Dies geschah im Unternehmen General Electric am Ende des Jahres 1954. Der größte Diamant, den sie produzierten, hatte zwar nur 0,15 mm, es ging jedoch um den ersten reproduzierten, nachgewiesenen und genau dokumentierten Prozess der Herstellung eines synthetischen Diamanten.

Im Jahr 1970 gelang es den ersten Diamanten in der Qualität herzustellen, die sich für die Schmuckherstellung eignete. Seine Struktur ähnelte gleich der von einem natürlichen Diamanten, jedoch unterschied er sich vom natürlichen Diamanten in seiner physikalischen Eigenschaft. Die ersten Diamanten, die in einem Labor hergestellt wurden, waren gelblich oder braun, was die Gegenwart des Stickstoffes bewirkte und sie erhielten außerdem viele Inklusionen.

Nach dem Ersatz des Stickstoffes mit dem Aluminium und Titan gelang es zwar einen farblosen Diamanten herzustellen, jedoch zeigte er unter der kurzwelligen ultravioletten Lampe eine starke Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Es dauerte noch einige Jahre, bis synthetische Diamanten so eine Qualität erreichten, die von den natürlichen Diamanten kaum unterschieden werden konnte.

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Die Herstellung von synthetischen Diamanten

Synthetische Diamanten können mit vier unterschiedlichen Methoden hergestellt werden – zumindest so viele waren bisher getestet und überprüft worden. Großes kommerziellens Potenzial haben dennoch nur zwei davon.

HPHT – Hight Pressure Hight Temperature – älteste Methode. Orientiert sich an den Entstehungsbedingungen in der Natur und ermöglicht es, einen Diamanten unter hohem Druck und Temperatur synthetisch herzustellen. Das Ergebnis ist ein spezifischer Diamant größenteils in Form einer Würfel oder eines Oktaeders mit einer platten Grundlage.

CVD – Chemical Vapor Deposition – neuere Technologie, bei der viel niedrigere Temperaturen und Druck verwendet werden. In einer speziellen Kammer werden allerdings Kohlenwasserstoffgase (z.B. Methan) und Wasserstoff aufgewärmt. Unter der Wirkung von Temperaturen löst sich von den Gasen der Kohlenstoff ab, der auf den bereits vorbereiteten Diamanten hinabfällt und sich auf ihn absetzt. Das Endergebnis von so einem Diamanten ist sehr oft in der Form von einem Quadrat. Die anderen zwei Methoden werden aus ökonomischen und technologischen Gründen viel weniger genutzt.

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Das Zertifikat und die Bewertung

GIA stellt ein Zertifikat auch zu den synthetischen Diamanten aus. Genauso wie die natürlichen, sind auch synthetischen Diamanten mit 4C bewertet – Reinheit, Schliff, Karat und Farbe. Für die synthetischen Diamanten stellt GIA ein eigenes Zertifikat aus. Der Unterschied besteht darin, dass die Farbe und die Reinheit allgemeiner bewertet sind und nicht so in die Tiefe gehen, wie es bei natürlichen Diamanten üblich ist.

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Nutzung von synthetischen Diamanten

Diamanten sind die härtesten Materialien der Welt und deshalb eignen sie sich perfekt zum Schneiden, Schleifen sowie für Bohrungen geeignet. Diamantenspitzen auf den speziellen Bohrmaschinen oder ein Diamantpulver auf der Bohreinrichtung kann mehrfach die Effektivität dieser Geräte erhöhen.

Genau in diesen Gebieten wird die Mehrheit von synthetischen Diamanten genutzt. Ein synthetischer Diamant kann auch als ein Wärmeleiter genutzt werden. Gerade dank dieser Eigenschaft ist er in den Technologien beliebt, wo es notwendig ist, hohe Temperaturen abzuführen, z.B. in Laser.

Nach der Zugabe von Bor oder Phosphor kann ein synthetischer Diamant ebenso als ein Halbleiter genutzt werden. Die aus ihm hergestellten Transistoren funktionieren bei hohen Temperaturen und sind gegen Chemie- oder Radiobeschädigung resistent. Trotz dass sie in der kommerziellen Elektronik noch nicht genutzt werden, scheint es, dass sie eine Verwendung in der Elektronik finden können.

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Was den Schmuck angeht, bildet dieser nur 2% der Diamanten auf dem Markt. Die Mehrheit von ihnen hat eine gelbe oder blaue Farbe, farblose Diamanten kommen nur sehr selten vor. Mit der Zugabe von anderen Elementen in den Herstellungsprozess ist es möglich auch andere Farben zu erreichen, z.B. rosa oder grün. Im Jahr 2005 ist es gelungen, den größten synthetischen Diamanten der Welt herzustellen. Der Herstellungsprozess dauerte 300 Stunden und der Diamant trägt stolze 10 Karat.