يتطلب تكوين الماس درجة حرارة عالية وظروف ضغط عالية. يستغرق الضغط حوالي 2500 درجة فهرنهايت و825000 رطل لكل بوصة مربعة لتشكيل الماس الخام. توجد هذه الظروف القاسية بشكل طبيعي على بعد حوالي 100 ميل تحت سطح الأرض. ويحدث تشكل الألماس على أعماق أكبر من حوالي 150 كيلومتراً، ولا تزال إمكانية تشكله قائمة حتى عمق 1500 كيلومتر تقريباً.
ويرتبط الألماس عادة بصخرة الكمبرلايت، حيث يتبلور عندما يكون الكمبرلايت في شكل صهارة. يتم بعد ذلك نقل الماس عندما يتم دفع الكمبرلايت للأعلى عن طريق الضغط الزائد الذي يمارسه ثاني أكسيد الكربون. بعد قذفه بالقرب من سطح الأرض، يمكن أن يبقى الماس في ثوران كيمبرلايت أو يتم توزيعه في الرواسب الغرينية بالقرب من الأنهار والبحار من خلال عمليات التآكل الطبيعي.
يمكن أيضًا تصنيع الماس الاصطناعي باستخدام تقنيات التصنيع ذات الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT). هناك ثلاث عمليات أساسية مستخدمة: الضغط بالحزام، والضغط المكعب، والضغط على الكرة المنقسمة (BARS). تهدف كل عملية إلى خلق بيئة ذات ضغط ودرجة حرارة عالية للغاية حيث يمكن أن يحدث نمو الماس. يتم وضع بذرة ألماس صغيرة في الكربون وإخضاعها لهذه الظروف لتسهيل نمو الماس.
على سبيل المثال، يستخدم مكبس الحزام السندانين العلوي والسفلي لتوليد ضغط يزيد عن 1.5 مليون رطل لكل بوصة مربعة ودرجة حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية. في هذه البيئة، يذوب الكربون النقي ويبدأ بالتشكل على شكل ماس حول البذرة البادئة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن معظم الماس من صنع الإنسان المنتج اليوم ليس من نوعية الأحجار الكريمة ويستخدم في المقام الأول للتطبيقات الصناعية.
كما تم بذل جهود لتصنيع الماس في درجات حرارة وضغوط منخفضة. وفي عام 1953، تم تحقيق نمو الألماس على سطح بلورة بذور الألماس الطبيعي عند درجة حرارة حوالي 900 درجة مئوية باستخدام التحلل الحراري للغازات المحتوية على الكربون. سبقت هذه التقنية طريقة الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT) التي طورتها شركة جنرال إلكتريك في عام 1955.
في ظروف المختبر، يمكن تصنيع الماس باستخدام مصادر الكربون المختلفة، بدءًا من الهياكل الصفرية الأبعاد (0-D) إلى الهياكل ثلاثية الأبعاد (3-D). يحدد اختيار مصدر الكربون طريقة التوليف المستخدمة، والتي يمكن أن تتراوح من التوليف عالي الضغط إلى ترسيب البخار الكيميائي (CVD). من المهم أن نلاحظ أن خصائص الماس المُصنّع في المختبر تتطابق تقريبًا مع خصائص الماس البلوري المنفرد الموجود بشكل طبيعي.
اكتشف أسرار تكوين الماس وتركيبه باستخدام أحدث المعدات المعملية في KINTEK! بدءًا من غرف الضغط العالي ووصولاً إلى أدوات التحكم الدقيقة في درجة الحرارة، ستساعدك منتجاتنا على استكشاف العالم الرائع لصناعة الماس. اكتشف إمكانيات جديدة في علوم المواد والجيولوجيا والمزيد. هل أنت مستعد للبدء في رحلتك العلمية؟ اتصل بـ KINTEK اليوم وأحدث ثورة في بحثك!
