الماس المزروع في المختبر: قصة الأصل
يستمر التقدم التكنولوجي في إنتاج الماس المزروع في المختبر في التحسن، في حين أن التقدم التكنولوجي في إنتاج الماس الطبيعي لا يتحسن. يقدم جافيد لاكا لمحة عامة عن تاريخ الماس المزروع في المعمل والآثار المترتبة على كل شيء بدءًا من المجوهرات وحتى معدات القطع الصناعية في كتابه “الماس المزروع في المعمل” (الأعمال قيد التقدم، العدد 16، 30 أغسطس 2024). هنا، سأدع لاكها تروي قصة أصل الماس المزروع في المختبر.
في عام 1950، قام مختبر أبحاث جنرال إلكتريك في شينيكتادي، نيويورك، بتجميع اتحاد من الكيميائيين والفيزيائيين والمهندسين لتشكيل مشروع الضغط الفائق، وهو جهد لتصنيع الماس في المختبر. … ولدعم أبحاثها، قامت شركة جنرال إلكتريك بتشغيل مكبس هيدروليكي بتكلفة 125 ألف دولار، بارتفاع طابقين، وقادر على ضغط 1000 طن. تبع ذلك أربع سنوات من التجارب المكثفة، استنفد خلالها مشروع Superpressure كل ميزانية البحث الأصلية ومخصصي تمويل إضافيين. وفي المرة الثالثة التي طلب فيها مدير المشروع المزيد من المال، صوت مديرو الأبحاث في شركة جنرال إلكتريك، بعد أن لم يروا أي نتائج ملموسة وكانوا متشككين في النجاح المستقبلي، بالإجماع تقريبًا على وقف دعمهم. غي سوتس، مدير الأبحاث في جنرال إلكتريك، نقضها ووافق على الأموال. …
في 16 ديسمبر 1954، قام الكيميائي وعضو فريق مشروع الضغط الفائق هوارد تريسي هول بوضع بلورات من بذور الماس في أنبوب من الجرافيت مع كبريتيد الحديد، ومغطى بأقراص التنتالوم. يعمل جرافيت الأنبوب كمصدر للكربون، وعندما يتم تطبيق تيار كهربائي على أقراص التنتالوم، فإنه يعمل كسخان مقاومة. ثم قام بوضع هذا الجهاز الأسطواني في غرفة ضغط من تصميمه الخاص. تتكون غرفة الضغط في هول، والمعروفة الآن باسم مكبس الحزام، من سندانين مدببين متقابلين يضغطان خلية التفاعل من أعلى وأسفل، مع دعم الجوانب بشرائط فولاذية مسبقة الإجهاد.
ويصف هول كيف أنه عندما تصور هذا الجهاز، “شعر زملاؤه بالسلبية تجاهه”. تم رفض اقتراحه لبناء نموذج أولي، والذي كان سيكلف شركة جنرال إلكتريك أقل من 1000 دولار، وتم رفض منحه الوقت في ورشة الآلات لبنائه. وكتب: «لقد شعرت بالقلق بشأن هذا الأمر لبعض الوقت، ثم قررت بعد ذلك التوصل إلى حل بسيط. وافق الأصدقاء في ورشة الآلات على بناء الحزام، بشكل غير رسمي، في وقت متأخر. استغرق هذا عدة أشهر. في العادة، كان الأمر سيستغرق أسبوعًا فقط.
وهو من طائفة المورمون الملتزمين، ولم تترك له كنيسته وعائلته الكبيرة سوى القليل من الوقت للتواصل مع زملائه، وعزا هول رفض بناء تصميمه والإهانات الأخرى إلى التحيز الديني. عندما أثبت نموذجه الأولي لجهاز الحزام قدرته على تحقيق ضغوط عالية ودرجات حرارة عالية، طلب هول إعادة بناء مكوناته المهمة في الكاربولوي (كربيد التنغستن المدعم بالكوبالت). مرة أخرى، تم رفض طلبه ولم يحصل على إذن لشراء مكونات الكربيد إلا بعد تدخل مشرفه السابق.
ولزيادة تفاقم شعور هول بالظلم، كان الطلب على مكبس مشروع Superpressure الذي يبلغ وزنه ألف طن مرتفعًا للغاية لدرجة أن غرفة الضغط المحسنة في Hall تم “إنزالها” (على حد تعبيره) إلى مكبس “قديم”، يعود تاريخه إلى مطلع القرن العشرين، بحيث كان قادرًا فقط على ضغط 400 طن وما زال يعمل بضغط الماء. وصف هول لاحقًا كيف “تسربت هذه المكبس بشكل سيء للغاية لدرجة أن الأحذية المطاطية والممسحة والدلو كانت من المعدات الملحقة القياسية”.
باستخدام هذه المكبس القديم، تمكن هول من ضغط غرفة الضغط الخاصة به إلى عشرة جيجاباسكال (حوالي 100000 ضعف ضغط الغلاف الجوي) وتسخين غرفة التفاعل إلى 1600 درجة مئوية. استمرت التجربة لمدة 38 دقيقة. لقد خلق هول الماس:
لقد كسرت خلية عينة بعد إزالتها من الحزام. لقد انقسم بالقرب من قرص التنتالوم المستخدم لجلب التيار لتسخين المقاومة. بدأت يدي ترتجف. قلبي ينبض بسرعة. ضعفت ركبتي ولم تعد تدعمني. وقد التقطت عيناي الضوء الوامض من عشرات الوجوه المثلثة الصغيرة لبلورات ثماني السطوح التي كانت ملتصقة بالتنتالوم، وأدركت أن الماس قد صنعه الإنسان أخيرًا.
أعادت شركة جنرال إلكتريك إنتاج نتائج هول 20 مرة خلال الأسبوعين التاليين، وفي 15 فبراير 1955 أعلنت لبقية العالم أنها أنتجت أول ماس في المختبر. في بيانها الصحفي، أشارت ضمنًا إلى أن الماس قد تم تصنيعه في مكبسها الجديد الذي يبلغ وزنه ألف طن. وكانت مكافأة هول عبارة عن زيادة متواضعة في الراتب ـ من 10.000 دولار إلى 11.000 دولار سنوياً ـ وسندات ادخار بقيمة عشرة دولارات. استقال من شركة جنرال إلكتريك ليصبح أستاذاً متفرغاً في جامعة بريغهام يونغ. …
وفي الوقت نفسه، مُنع هول من الكشف عن تفاصيل حول آلة الضغط الحزامية التي اخترعها، أو استخدامها لمتابعة المزيد من الأبحاث في كيمياء الضغط العالي، بسبب أمر السرية الذي فرضته وزارة التجارة الأمريكية. خلال الحرب العالمية الثانية، كان توريد الماس مصدر قلق لكل من قوات الحلفاء وقوات المحور. وكانت الولايات المتحدة، التي لم يكن لديها إمدادات محلية من الماس، تعتمد على كارتل دي بيرز للحصول على الماس اللازم لإنتاجها الصناعي، وكان نموذج أعمال دي بيرز هو رفع الأسعار عن طريق تقييد المعروض العالمي بشكل مصطنع.
ظهرت مقالة “الألماس المزروع في المختبر: قصة أصل” لأول مرة على موقع Conversable Economist.
