Gyémántból chip? Az meg mi? Lehetséges ilyesmi?

Joggal tehetnénk fel ezeket a kérdéseket, de remélem, hogy a cikk végére sikerül rájuk választ adni. Miről is van szó tulajdonképpen, és miért merül fel egyáltalán ez az ötlet?

Egy új, nagy reményeket tápláló technológiai kutatásról lesz szó, hétköznapi, érthető nyelvezetben. Először is tisztázzuk, hogyan jött a gondolat: összekapcsolni a chipgyártást a gyémánttal. Talán sokan nem tudják, de a gyémánt hővezető képessége a réz vagy az alumínium hővezetésének a többszöröse. Adta magát az ötlet: vezessük el a melegedő chipektől a hőt gyémánttal! Csakhogy ez annyira drága, hogy gazdaságilag nem éri meg... gondoltuk eddig. A mesterséges gyémánt gyártása azonban kitárta az ajtót ezen ötlet racionalizálása előtt.

A természetes gyémánttól a szintetikus áttörésig
Kezdjük magával az anyaggal. A gyémánt az eddig ismert legkeményebb természetes anyag, ami valójában szén. Keménységét a szénatomok térbeli elhelyezkedése adja: olyan kristályrácsot alkotnak, amely rendkívül erős kovalens kötéseket eredményez. Ennek kialakulása a természetben hosszú folyamat, ráadásul óriási nyomáson és magas hőmérsékleten megy végbe, így előfordulása ritka (legalábbis a hagyományos nézet szerint – a De Beers szindikátus történetét megismerve már árnyaltabb a kép, de térjünk vissza a tárgyhoz).

Ritkasága miatt főleg csiszolt ékszerként használják, pedig a keménysége és fizikai tulajdonságai miatt hatalmas igény lenne rá az iparban is. Ezért indultak meg a kutatások a mesterséges gyémánt létrehozására.

A valódi áttörést a General Electric (GE) laboratóriumában, 1954. december 16-án Tracy Hall fizikus érte el, akinek először sikerült szintetikus gyémántot előállítania kb. 55 000 atmoszféra nyomáson és 3000 °C-on (ez az úgynevezett HPHT eljárás). Több kisméretű gyémántkristályt hozott létre – amiért elismerésként egy 10 dolláros takarékkötvényt kapott! A GE titkosította a találmányt, és nem engedte a feltalálót tovább dolgozni rajta. Hall ezután a Brigham Young University-re ment, hogy folytassa a munkát, ám ott katonai tisztségviselők jogi akadályokkal korlátozták. 1957-ben egy általa tervezett négyoldalú préssel már órák alatt képes volt gyémántot előállítani. Ekkor az amerikai Hadügyminisztérium államtitokká nyilvánította a találmányt: megtiltották a gép értékesítését, a technológia ismertetését, sőt, Hall még a saját kollégáival sem beszélhetett róla. Így hosszú ideig csak por alakú mesterséges gyémánt kerülhetett a nyugati iparba, védve az ékszeripar és a De Beers monopóliumát.

A kínai szál: Project 121
Csakhogy egy olyan országban, ahol az amerikai szabadalmak nem sokat értek, folytatódhatott a szintetikus gyémánt karrierje. Ez a hely a kínai Zhecheng lett. Az 1960-as években kínai mérnökök azt a feladatot kapták, hogy fejlesszék ki saját szén-szintetizálási technológiájukat. Ez volt a szigorúan titkos "Project 121". 1963-ban megépítették az első hattengelyes, úgynevezett köbös prést. Közel 40 éven át kizárólag ipari és katonai célokra gyártottak gyémántport csiszoláshoz, de a precíziós technológia fejlődésével továbbléptek. Rájöttek, hogy a folyamat során a hőmérséklet hajszálpontos tartása a kulcs: 1 °C-os ingadozás is azonnali repedéseket okozott a kristályban. Miután ezt az akadályt leküzdötték, már ékszeripari méretű, tiszta gyémántot is tudtak növeszteni (ami komoly pánikot okozott a drágakőpiacon). Innen pedig már csak egy ugrás volt az elektronikai ipar.