Diament (z greckiego αδάμας - adámas "niełamliwy") jest układem atomów węgla (tzw. alotropów).

Budowa krystaliczna i właściwości fizyczne

Diament ma strukturę krystaliczną typu sieci regularnej sześciennej (krystaliczna struktura diamentu jest oparta na tetraedrycznym wiązaniu sp3 między atomami węgla). To usieciowanie powoduje wyjątkową twardość i sztywność materiału. Diament:

  • ma najwyższą twardość spośród naturalnych minerałów — w skali twardości minerałów Mohsa oceniany jest na 10,
  • posiada bardzo wysoką przewodność cieplną (w najlepszych próbkach rzędu kilku tysięcy W/(m·K)), dlatego świetnie odprowadza ciepło,
  • jest dobrym izolatorem elektrycznym w stanie czystym, ale staje się przewodnikiem, gdy jest domieszkowany np. borowcami,
  • ma dużą gęstość właściwą około 3,51 g/cm³,
  • odznacza się wysokim współczynnikiem załamania światła (~2,42) i znaczną dyspersją (~0,044), co przyczynia się do charakterystycznego blasku i "ognia" brylantów,
  • ma połysk diamentowy (adamantynowy), wykazuje często fluorescencję pod promieniowaniem UV,
  • ma charakterystyczny sposób łupliwości (łupina regularna w płaszczyznach ośmiościennych) i kruchy przebieg łamania (łupina muszlowata).

Diament jest termodynamicznie metastabilny w warunkach normalnych w stosunku do grafitu — przemiana w grafit jest możliwa, lecz przebiega bardzo wolno w typowych warunkach atmosferycznych.

Kolor, inkluzje i ocena kamieni

Wiele diamentów jest bezbarwnych, ale niektóre wykazują barwy: żółtą, brązową, niebieską, zieloną, różową, czerwoną i inne. Diamenty o wyraźnych, nietypowych barwach nazywa się "fancies". Barwa może wynikać z obecności domieszek lub defektów sieci krystalicznej, np.:

  • azot — powoduje odcień żółty,
  • bor — odpowiada za barwę niebieską,
  • uszkodzenia sieci i defekty punktowe — mogą dawać różowe i czerwone odcienie,
  • promieniowanie naturalne — bywa przyczyną zielonego zabarwienia.

Ocena wartości kamienia jubilerskiego opiera się głównie na tzw. 4C: Carat (masa), Cut (szlif), Color (barwa) i Clarity (czystość, czyli inkluzje i defekty). Tylko około 20% wydobywanych diamentów nadaje się do zastosowań w jubilerstwie; pozostałe stanowią surowiec przemysłowy.

Powstawanie i występowanie

Naturalne diamenty powstają głównie w głębszych partiach płaszcza Ziemi, w warunkach bardzo wysokich ciśnień i temperatur, a następnie dostają się bliżej powierzchni podczas erupcji magmowych w rurach kimberlitowych i lamproitowych. Główne regiony wydobycia to m.in. Republika Południowej Afryki, Botswana, Rosja, Kanada i Australia.

Rodzaje diamentów

  • Diamenty jubilerskie — wysokiej jakości, przeznaczone do wyrobu biżuterii.
  • Diamenty przemysłowe — niższej jakości (często z inkluzjami i bez idealnej przejrzystości), wykorzystywane w narzędziach skrawających, wiertłach i tarczach; terminem tym określa się również tzw. bort.
  • Carbonado (diament czarny) — polikrystaliczne, bardzo twarde, o porowatej strukturze, spotykane m.in. w Brazylii i Afryce; używane głównie przemysłowo.
  • Diamenty syntetyczne — wytwarzane metodami HPHT (High Pressure High Temperature) oraz CVD (Chemical Vapor Deposition); stosowane w jubilerstwie i przemyśle. Rosnący udział na rynku kamieni szlachetnych i technicznych.

Zastosowania

Diamenty znajdują szerokie zastosowanie dzięki połączeniu twardości, wysokiej przewodności cieplnej i unikalnych właściwości optycznych:

  • jubilerstwo — szlifowane i fasetowane diamenty są cenione za blask i trwałość,
  • narzędzia skrawające i abrazyjne — tarcze, wiertła, frezy i pady polerskie z ziarnem diamentowym lub powłokami diamentowymi,
  • przemysł elektroniczny i optyczny — diamenty stosuje się jako elementy odprowadzające ciepło (np. w układach wysokowydajnych), okienka laserowe i soczewki w specjalistycznych zastosowaniach,
  • nauka i technika wysokich ciśnień — w tzw. komórkach diamentowych (diamond anvil cell) do badań materiałów w ekstremalnych warunkach,
  • zaawansowane technologie kwantowe — centra NV w diamentach służą jako czujniki magnetyczne i kandydaci do realizacji kubitów w badaniach nad komputerami kwantowymi,
  • precyzyjne narzędzia pomiarowe — np. matryce do przeciągania drutów.

Wydobycie, etyka i rynek

Duże, czyste diamenty są rzadkie i osiągają bardzo wysokie ceny. Istnieją jednak kwestie etyczne związane z wydobyciem — tzw. "konfliktowe diamenty" (blood diamonds), które finansują działania zbrojne lub łamią prawa człowieka. Aby ograniczać handel takimi kamieniami, wprowadzono międzynarodowe mechanizmy kontroli, np. Kimberley Process. Rosnące znaczenie mają też diamenty laboratoryjne, które są tańsze i nie niosą tych samych problemów etycznych co niektóre wydobywane surowce.

Pielęgnacja i trwałość

Diamenty są bardzo trwałe i odporne na codzienne zużycie, ale nie są niezniszczalne — mogą ulegać odpryskom przy silnym uderzeniu wzdłuż płaszczyzn łupliwości. Do czyszczenia biżuterii z diamentami zwykle wystarcza łagodny roztwór mydła i woda z miękką szczoteczką; profesjonalne czyszczenie i certyfikacja pomagają zachować wartość kamienia.

Ciekawe fakty

  • Nazwa "diament" pochodzi od greckiego słowa oznaczającego "niełamliwy".
  • Diament bywa nazywany "królem kamieni szlachetnych" ze względu na rzadkość i cechy optyczne.
  • Nowoczesne badania wykorzystują diamenty w sensorach medycznych, technologii kosmicznej i badaniach materiałowych.

Podsumowując: diament to wyjątkowy materiał — zarówno ceniony w jubilerstwie za blask i trwałość, jak i niezastąpiony w wielu zastosowaniach przemysłowych i naukowych ze względu na unikalne właściwości fizyczne.