Ik zit in een fast-food restaurant buiten Boston dat ik, vanwege een geheimhoudingsovereenkomst die ik moest ondertekenen, niet mag noemen. Ik wacht op een bezoek aan Apollo Diamond, een bedrijf dat ongeveer zo geheim is als een spionagebureau uit de Sovjettijd. Het adres is niet gepubliceerd. De public relations-staf zou me geen aanwijzingen geven. In plaats daarvan haalt een Apollo-vertegenwoordiger me op in dit buitenwijkse winkelcentrum en stuurt me in haar zwarte luxeauto wiens merk ik niet mag noemen langs wegen die ik niet mag beschrijven als bochtig, niet dat ze noodzakelijkerwijs waren.
gerelateerde inhoud
- Ulrich Boser over 'Diamonds in Demand'
"Dit is een virtuele diamantmijn", zegt Apollo CEO Bryant Linares wanneer ik aankom op de geheime locatie van het bedrijf, waar diamanten worden gemaakt. "Als we in Afrika waren, zouden we prikkeldraad, bewakers en wachttorens hebben. Dat kunnen we niet doen in Massachusetts." De bestuurders van Apollo maken zich zorgen over diefstal, bedrijfsspionnen en hun eigen veiligheid. Toen Linares een paar jaar geleden op een diamantconferentie was, zegt hij, glipte een man die hij weigerde te beschrijven achter hem weg toen hij een hotelvergaderingsruimte uitliep en zei dat iemand van een natuurlijk diamantbedrijf misschien een kogel in zijn hoofd zou kunnen steken . "Het was een eng moment", herinnert Linares zich.
De vader van Bryant, Robert Linares, werkte samen met een medewerker die mede-oprichter van Apollo werd en bedacht de diamantkweektechniek van het bedrijf. Robert escorteert me naar een van de productieruimtes van het bedrijf, een lange hal gevuld met vier koelkastvormige kamers vol buizen en meters. Terwijl technici langs struiken en laboratoriumjassen lopen, werp ik een blik in het patrijspoortvenster van een van de machines. Een kryptonietgroene wolk vult de bovenkant van de kamer; onderaan bevinden zich 16 knopvormige schijven, elk gloeiend roze. "Lijkt toch nergens op?" Zegt Robert. "Maar het zullen binnen een paar weken halve karaters zijn."
In 1796 ontdekte chemicus Smithson Tennant dat diamant is gemaakt van koolstof. Maar pas sinds de jaren 1950 zijn wetenschappers erin geslaagd om diamanten te produceren, waardoor ze uit grafiet worden gesmeed dat wordt blootgesteld aan temperaturen tot 2.550 graden Fahrenheit en een druk die 55.000 keer hoger is dan die van de aardatmosfeer. Maar de stenen waren klein en onzuiver. Alleen het gruis was nuttig, meestal voor industriële toepassingen zoals tandboren en metaalzaagbladen. In het afgelopen decennium hebben onderzoekers zoals Linares echter een chemisch proces geperfectioneerd dat diamanten zo zuiver en bijna zo groot laat groeien als de beste exemplaren die uit de grond worden getrokken. Het proces, chemische dampafzetting (CVD), passeert een koolstofgaswolk over diamantzaden in een vacuümkamer die wordt verwarmd tot meer dan 1.800 graden. Een diamant groeit als koolstof boven op het zaad kristalliseert.
Robert Linares loopt voorop in onderzoek naar kristalsynthese sinds hij in 1958 bij Bell Labs in Murray Hill, New Jersey begon te werken. Hij begon vervolgens een halfgeleiderbedrijf, Spectrum Technologies, dat hij later verkocht, met de opbrengst van de bankroll. verder onderzoek naar diamanten. In 1996, na bijna tien jaar werken in de garage van zijn huis in Boston - geen grapje, in de garage, waar hij apparatuur had neergezet die hij weigert te beschrijven - ontdekte hij het precieze mengsel van gassen en temperaturen waardoor hij grote eenkristal diamanten, het soort dat in edelstenen wordt gesneden. "Het was nogal een sensatie, " zegt hij. "Alsof je in een diamantmijn kijkt."
Op zoek naar een onpartijdige beoordeling van de kwaliteit van deze laboratoriumdiamanten, vroeg ik Bryant Linares om me een Apollo-steen te laten lenen. De volgende dag plaats ik de .38 karaat, prinses-gesneden steen voor Virgil Ghita in de smalle juwelierszaak van Ghita in het centrum van Boston. Met een pincet brengt hij de diamant naar zijn rechteroog en bestudeert deze met een loep van een juwelier, terwijl hij de edelsteen langzaam draait in de middagzon vol met splinter. "Mooie steen, uitstekende kleur. Ik zie geen onvolkomenheden", zegt hij. "Waar heb je het gekregen?"
"Het werd gekweekt in een laboratorium ongeveer 20 mijl hier vandaan, " antwoord ik.
Hij laat de loep zakken en kijkt me even aan. Dan bestudeert hij de steen opnieuw en tuurt zijn wenkbrauwen op. Hij zucht. "Er is geen manier om te vertellen dat het in een laboratorium is gemaakt."
Meer dan een miljard jaar geleden, en minstens 100 mijl onder het aardoppervlak, smeedde een mix van enorme hitte en kolossale druk koolstof in de diamanten die vandaag worden gedolven. De stenen werden door oude ondergrondse vulkanen naar het aardoppervlak gebracht. Elke vulkaan liet een wortelvormige pijp van rots achter, kimberliet genaamd, die bezaaid is met diamanten, granaten en andere edelstenen. De laatste bekende uitbarsting van kimberliet op het aardoppervlak gebeurde 47 miljoen jaar geleden.
Diamanten zijn gewonnen uit bijna elke regio van de wereld, van het noorden van de poolcirkel tot de tropen van West-Australië. De meeste diamantmijnen beginnen met een brede put; als de kimberlietpijp veel diamanten heeft, graven mijnwerkers schachten van 3000 voet of meer diep. In gebieden waar rivieren ooit over kimberlietnaden liepen, ziften mensen diamanten uit grind. Losse diamanten die in de 19e eeuw in velden in het Midwesten verschenen; ze werden daar afgezet door gletsjers. De meeste geologen geloven dat nieuwe diamanten zich blijven vormen in de aardmantel - veel te diep voor mijnwerkers om te bereiken.
Het woord "diamant" komt van de oude Griekse adamas, wat onoverwinnelijk betekent. Mensen in India hebben diamanten edelstenen gedolven voor meer dan 2.000 jaar, en Romeinen uit de eerste eeuw gebruikten de stenen om cameeën te snijden. Door de eeuwen heen verwierven diamanten een mystiek als symbolen van rijkdom en macht. In de 16e eeuw was de Koh-i-Noor, een diamant van 109 karaat uit de Kollur-mijn in Zuid-India, misschien wel het meest gewaardeerde item op het Indiase subcontinent. De legende was van mening dat degene die het bezit de wereld zou regeren. "Het is zo kostbaar, " merkte een schrijver destijds op, "dat een diamantenrechter het waardeerde voor de helft van de dagelijkse kosten van de hele wereld." Groot-Brittannië kreeg de steen in 1849 toen Lahore en Punjab onderdeel werden van het Britse rijk; de diamant bevindt zich nu in de Tower of London, het middelpunt van een kroon gemaakt voor koningin Elizabeth in 1937.
En toch zijn diamanten eenvoudig gekristalliseerde zuivere koolstof, net zoals rotssuikergoed gekristalliseerde suiker is - een geordende reeks atomen of moleculen. Een andere vorm van pure koolstof is grafiet, maar de atomen worden bij elkaar gehouden in platen in plaats van stevig bevestigd in een kristal, dus de koolstof valt gemakkelijk af, zeg, aan de punt van een potlood. Dankzij de sterkte van de bindingen tussen zijn koolstofatomen heeft diamant uitzonderlijke fysische eigenschappen. Het is natuurlijk het moeilijkst bekende materiaal en het reageert niet chemisch met andere stoffen. Bovendien is het volledig transparant voor vele golflengten van licht, is het een uitstekende elektrische isolator en halfgeleider en kan het worden aangepast om een elektrische lading vast te houden.
Het is vanwege deze weliswaar niet-glamoureuze eigenschappen dat in het laboratorium geproduceerde diamanten de technologie drastisch kunnen veranderen, misschien net zo belangrijk als staal of silicium in elektronica en informatica. De stenen worden al gebruikt in luidsprekers (hun stijfheid zorgt voor een uitstekende tweeter), cosmetische huidschilfers (kleine diamantkorrels fungeren als zeer scherpe scalpels) en in hoogwaardige snijgereedschappen voor graniet en marmer (een diamant kan elke andere substantie snijden) ). Met een goedkope, gemakkelijke levering van diamanten hopen ingenieurs alles te maken, van lasers met een hoger vermogen tot duurzamere stroomnetten. Ze voorzien flinterdunne computers, polshorloge-formaat mobiele telefoons en digitale opnameapparatuur waarmee je duizenden films in de palm van je hand kunt houden. "Mensen associëren het woord diamant met iets unieks, een steen of een edelsteen, " zegt Jim Davidson, professor elektrotechniek aan de Vanderbilt University in Tennessee. "Maar het echte nut zal het feit zijn dat je diamant als laag kunt deponeren, massaproductie mogelijk maakt en implicaties heeft voor elke technologie in de elektronica."
In het US Naval Research Lab, een zwaarbewaakte compound net ten zuiden van het Capitool, leidt James Butler het CVD-programma. Hij draagt een gouden pinkring die schittert met een witte, een groene en een rode diamanten edelsteen, allemaal gemaakt of aangepast in een lab. "De technologie staat nu op het punt dat we een perfectere diamant kunnen kweken dan we in de natuur kunnen vinden, " zegt hij.
Butler, een scheikundige, haalt uit zijn bureau een metalen doos die boordevol diamanten zit. Sommige zijn klein, vierkant en geelachtig; anderen zijn ronde en transparante schijven. Hij verwijdert een wafel ter grootte van een theeschotel. Het is niet dikker dan een chip en schittert onder het fluorescerende licht. "Dat is solide diamant, " zegt hij. "Je zou zoiets als een venster in een space shuttle kunnen gebruiken."
Het leger is geïnteresseerd in in het laboratorium gekweekte diamanten voor een aantal toepassingen, waarvan Butler slechts enkele wil bespreken, zoals lasers en slijtvaste coatings. Omdat diamant zelf niet reageert met andere stoffen, denken wetenschappers dat het ideaal is voor een biologische wapendetector, waarin een kleine, elektrisch geladen diamantplaat receptormoleculen zou bevatten die bepaalde pathogenen zoals miltvuur herkennen; wanneer een pathogeen aan een receptor bindt, wordt een signaal geactiveerd. Butler, in samenwerking met de universiteit van Wisconsin, chemicus Robert Hamers, heeft een prototype van de sensor geproduceerd dat DNA of eiwitten kan detecteren.
De grootste single-crystal diamant ooit gekweekt in een laboratorium is ongeveer 0, 7 inch bij 0, 2 inch bij 0, 2 inch of 15 karaat. De steen staat niet onder militaire bewaking of op een verborgen locatie. Het is in een kamer vol met meters en microscopen, samen met de vreemde fiets en congo drum, op een lommerrijke campus omgeven door Washington, DC's Rock Creek Park. Russell Hemley, directeur van het Geophysical Lab van de Carnegie Institution, begon in 1995 met CVD diamanten te kweken. Hij haalt een diamant uit zijn kaki. Het zou moeilijk zijn om deze diamant te verwarren met iets dat bij Tiffany wordt verkocht. De rechthoekige steen ziet eruit als een dik stuk getint glas.
Hemley en andere wetenschappers gebruiken laboratorium- en natuurlijke diamanten om te begrijpen wat er met materialen onder zeer hoge druk gebeurt - het type druk in het midden van de aarde. Hij voert experimenten uit door materialen in een "diamanten aambeeldcel" te persen, in wezen een krachtige bankschroef met diamanten aan beide uiteinden.
Een paar jaar geleden creëerde Hemley een van de moeilijkst bekende diamanten. Hij liet het groeien in het laboratorium en plaatste het toen in een hoge druk, hoge temperatuur oven die de atoomstructuur van de diamant veranderde. De steen was zo hard dat hij de hardheidsmeter van Hemley brak, die zelf van diamant was gemaakt. Met het superharde diamanten aambeeld heeft Hemley de hoeveelheid druk die hij op materialen in zijn experimenten kan uitoefenen tot vier miljoen tot vijf miljoen keer groter dan de atmosferische druk op zeeniveau verhoogd.
"Onder extreme omstandigheden is het gedrag van materialen heel anders", legt hij uit. "Druk zorgt ervoor dat alle materialen transformaties ondergaan. Het maakt gassen tot supergeleiders, maakt nieuwe superharde materialen. Je kunt de aard van elementen veranderen."
Hij ontdekte bijvoorbeeld dat waterstofgas onder druk samensmelt met ijzerkristallen. Hemley gelooft dat waterstof een deel van de aardkern kan vormen, die anders grotendeels uit ijzer en nikkel bestaat. Hij heeft de waterstof-ijzer-stof bestudeerd om de temperatuur en samenstelling van het centrum van onze planeet te begrijpen.
In een andere verrassende ontdekking ontdekte Hemley dat twee veel voorkomende bacteriën, waaronder het darmmicro-organisme E. coli, kunnen overleven onder kolossale druk. Hij en zijn collega's plaatsten de organismen in water en ratelden toen het diamanten aambeeld op. De wateroplossing veranderde al snel in een dichte vorm van ijs. Desondanks overleefde ongeveer 1 procent van de bacteriën, waarbij sommige bacteriën zelfs rondschrokken. Hemley zegt dat het onderzoek meer bewijs is dat het leven zoals we dat kennen mogelijk op andere planeten in ons zonnestelsel kan bestaan, zoals onder de korst van een man van Jupiter. "Kan er leven zijn in diepe oceanen in buitenste satellieten zoals Europa?" vraagt Hemley. "Ik weet het niet, maar we willen misschien kijken."
Hemley hoopt binnenkort zijn eigen record voor het grootste lab-gekweekte diamantkristal te overtreffen. Het is niet duidelijk wie de grootste diamant met meerdere kristallen heeft geproduceerd, maar een bedrijf met de naam Element Six kan wafels tot acht centimeter breed maken. De grootste gedolven diamant, de Cullinan-diamant, was meer dan 3000 karaat - ongeveer 1, 3 pond - voordat hij werd gesneden. De grootste diamant die tot nu toe in het universum is gevonden, is de grootte van een kleine planeet en bevindt zich op 50 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Centaurus. Astronomen met het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ontdekten de gigantische steen een paar jaar geleden en ze geloven dat de 2500-mijl brede diamant ooit diende als het hart van een ster. Het is tien miljard triljoen triljoen karaat. De astronomen noemden het Lucy ter ere van het nummer van de Beatles 'Lucy in the Sky With Diamonds'.
Natuurlijke diamanten zijn niet bijzonder zeldzaam. In 2006 werd wereldwijd meer dan 75.000 pond geproduceerd. Een diamant is een kostbaar goed, omdat iedereen denkt dat het een kostbaar goed is, het geologische equivalent van een boeket rode rozen, elegant en verleidelijk, een symbool van romantiek, maar uiteindelijk vrij gewoon.
De eer voor de moderne cultus van de diamant gaat voornamelijk naar De Beers, de grootste diamantproducent ter wereld in Zuid-Afrika. Vóór de jaren 1940 werden diamanten ringen zelden als verlovingsgeschenken gegeven. Maar de marketingcampagnes van De Beers vestigden het idee dat de edelstenen het ultieme teken van liefde en genegenheid zijn. Hun slogan "A Diamond Is Forever", voor het eerst ingezet in 1948, wordt beschouwd als een van de meest succesvolle reclamecampagnes aller tijden. Door een vrijwel totale controle over het aanbod, had De Beers tientallen jaren bijna volledige macht over de diamantmarkt en verzamelde hij zorgvuldig de edelstenen om prijzen - en winsten - hoog te houden. Hoewel het bedrijf de afgelopen jaren een deel van zijn macht heeft verloren aan concurrenten in Canada en Australië, heeft het nog steeds bijna tweederde van de ruwe diamanten ter wereld in handen.
Diamantkwekers zijn trots op de uitdaging die ze vormen voor De Beers en de rest van de natuurlijke diamantindustrie. De slogan van Apollo is "A Diamond Is for Everyone." Tot nu toe zijn de kleurloze edelstenen van Apollo ongeveer hetzelfde als natuurstenen, terwijl de roze, blauwe, champagne, mokka en bruine diamanten van het bedrijf voor ongeveer 15 procent minder verkopen dan natuurstenen met dergelijke kleuren, die zeer zeldzaam en duurder zijn dan witte diamanten. Ondertussen kunnen consumenten openstaan voor hoogwaardige, in het laboratorium geproduceerde diamanten. Zoals de meeste open mijnen, veroorzaken diamantmijnen erosie, watervervuiling en habitatverlies voor dieren in het wild. Nog verontrustender is dat Afrikaanse krijgsheren diamanten caches hebben gebruikt om wapens te kopen en rebellenbewegingen te financieren, zoals gedramatiseerd in de film Blood Diamond uit 2006. Acteur Terrence Howard draagt een diamanten reversspeld met Apollo-stenen. Hij vertelde verslaggevers: "Niemand is gewond geraakt tijdens het maken ervan."
Een half dozijn andere bedrijven zijn begonnen met het vervaardigen van diamanten van edelsteenkwaliteit zonder CVD, maar een proces dat meer lijkt op de manier waarop diamanten in de aarde worden gemaakt. De methode - in feite een verbetering van hoe wetenschappers diamanten maken sinds de jaren 1950 - vereist hitte van meer dan 2.000 graden en een druk die 50 keer groter is dan die op het aardoppervlak. (Zowel de hitte als de druk zijn meer dan wat CVD vereist.) De apparaten ter grootte van een wasmachine kunnen geen stenen produceren die veel groter zijn dan zes karaat. Deze HPHT-diamanten - de initialen staan voor hoge druk en hoge temperatuur - bevatten meer stikstof dan CVD-diamanten; de stikstof maakt de diamanten amberkleurig. Voor nu heeft het proces echter een aanzienlijk voordeel ten opzichte van CVD: het is minder duur. Terwijl een natuurlijke, een karaats amberkleurige diamant voor $ 20.000 of meer kan worden verkocht, verkoopt de in Florida gevestigde fabrikant Gemesis een steen van één karaat voor ongeveer $ 6.000. Maar niemand, Gemesis inbegrepen, wil diamanten te goedkoop verkopen, anders zal de markt niet instorten.
Gemologen die dagelijks gereedschap gebruiken, kunnen zelden onderscheid maken tussen natuurlijke en in het laboratorium gekweekte diamanten. (Valse diamanten zoals zirconia zijn gemakkelijk te herkennen.) De Beers verkoopt twee machines die chemische of structurele eigenschappen detecteren die soms variëren tussen de twee steensoorten, maar geen van beide machines kan het verschil altijd zien. Een andere manier om een in het laboratorium geproduceerde diamant te identificeren, is om de steen in vloeibare stikstof te koelen en er vervolgens een laser op af te vuren en te onderzoeken hoe het licht door de steen gaat. Maar apparatuur is duur en het proces kan uren duren.
Diamanten van Apollo en Gemesis, de twee grootste fabrikanten, zijn gemarkeerd met een laser-insigne insignia zichtbaar met een juwelier loep. Vorig jaar begon het Gemological Institute of America, een onderzoeksgroep in de industrie, lab-gekweekte stenen te sorteren op basis van karaat, snit, kleur en helderheid - net als voor natuurstenen - en het biedt een certificaat voor elke edelsteen die het identificeert als laboratorium gegroeid.
De diamantmijnbedrijven vechten terug en beweren dat alles wat schittert geen diamant is. De advertenties en de websites van De Beers staan erop dat diamanten natuurlijk, onbewerkt en miljoenen jaren oud moeten zijn. "Diamanten zijn zeldzame en speciale dingen met een inherente waarde die niet bestaat in in de fabriek gemaakte kunststoffen, " zegt woordvoerster Lynette Gould. "Als mensen een unieke relatie willen vieren, willen ze een unieke diamant, geen drie dagen oude fabriekssteen." (De Beers investeert wel in Element Six, het bedrijf dat dunne industriële diamanten maakt.)
Het Jewelers Vigilance Committee (JVC), een handelsgroep, lobbyt bij de Federal Trade Commission om te voorkomen dat diamantfabrikanten hun stenen 'gecultiveerd' noemen, een term die wordt gebruikt voor de meeste tegenwoordig verkochte parels. (Mensen in de mijnbouwsector gebruiken minder vleiende termen zoals 'synthetisch'.) De JVC heeft in 2006 een verzoekschrift ingediend bij het bureau, bewerend dat consumenten vaak in de war raken door de nomenclatuur rond in het lab gekweekte diamanten.
Vanaf het begin van zijn onderzoek bij CVD, meer dan 20 jaar geleden, hoopte Robert Linares dat diamanten de toekomst van elektronica zouden worden. De kern van bijna elk elektrisch apparaat is een halfgeleider, die alleen onder bepaalde omstandigheden elektriciteit overbrengt. De afgelopen 50 jaar zijn de apparaten bijna uitsluitend gemaakt van silicium, een metaalachtige substantie gewonnen uit zand. Het heeft echter twee belangrijke nadelen: het is kwetsbaar en oververhit. Diamant is daarentegen robuust, breekt niet af bij hoge temperaturen en zijn elektronen kunnen worden gemaakt om een stroom te dragen met minimale interferentie. Op dit moment is geld het grootste obstakel voor het inhalen van silicium door diamant. Silicium is een van de meest voorkomende materialen op aarde en de infrastructuur voor het produceren van siliciumchips is goed ingeburgerd.
Apollo heeft de winst van zijn edelstenen gebruikt om zijn inval in de halfgeleiderindustrie van $ 250 miljard te ondersteunen. Het bedrijf heeft een partnerschap dat Bryant Linares weigert te bevestigen om halfgeleiders te produceren die gespecialiseerd zijn voor doeleinden die hij niet wil bespreken. Maar hij onthulde me dat Apollo diamanten wafeltjes van een centimeter begint te verkopen. "We verwachten dat deze initiële wafels zullen worden gebruikt voor onderzoek en ontwikkeling bij de inspanningen van onze klanten voor productontwikkeling", zegt Linares.
Voordat ik het Apollo-lab verlaat, nemen Robert en Bryant Linares me mee naar een magazijnachtige ruimte met de grootte van een gymzaal. Het is leeg, behalve grote elektrische kabels die over de vloer slingeren. De ruimte zal binnenkort worden gevuld met 30 machines voor het maken van diamanten, zeggen de mannen, bijna een verdubbeling van de productiecapaciteit van Apollo. Ze zullen de eerste diamantfabriek ter wereld zijn. "Er was een kopertijd en een staaltijdperk", zegt Bryant. "Volgende zal diamant zijn."
Ulrich Boser schrijft een boek over 's werelds grootste onopgeloste kunstroof.
Fotograaf Max Aguilera-Hellweg is gespecialiseerd in medische en wetenschappelijke onderwerpen.
