● WHY 보석 산업계는 45캐럿 호프 다이아몬드의 대용품으로 큰 관심을 보여 왔으나 단순히 보석제품만이 아닌 다른 용도로 쓰일 경우 더 유용하게 쓰일 수 있다. CVD과정을 사용해 저렴한 비용으로 다이아몬드 반도체를 대량 생산할 수 있다. 다이아몬드 반도체는 실리콘 반도체에 비해 몇 백배나 더 강력하다.
● WHO 지금까지 최대의, 가장 완벽한 다이아몬드를 만들어온 사람 중에는 워싱턴 카네기 연구원 지구물리학 실험실의 러셀 헴리와 보스톤 아폴로 다이아몬드사의 연구팀이 있다.
한편 독일의 다이아몬드회사 엘레멘트 식스가 주도하는 유럽의 카본파워일렉트로닉(Carbon Power Electronics) 컨소시엄에서 합성다이아몬드를 개발, 다이아몬드 반도체 개발을 위한 첫 번째 단계를 열었다.
● WHEN 지난 한 해 동안 과학자들이 천연 다이아몬드의 색상과 투명도를 능가하는 10캐럿 단결정을 생성하는 법을 완벽히 알아냈다. 10년 정도면 그 제조 비용도 저렴해질 것이다. 최초의 다이아몬드 반도체는 2011년경 시장에 나올 것으로 예상된다.
작은 다이아몬드 씨앗에 가스와 초단파열을 공급하면 원자가 하나씩 자라나면서 아름다운 결정체로 변하는 것을 볼 수 있다.
▲ 다이아몬드 기르기
1. 핵 심기
단추 크기의 흠없는 다이아몬드들이 들어있는 판을 준비한다. 조개가 모래알 표면의 칼슘층을 분해해 진주를 만드는 것처럼, 이 ‘핵’이 보석이 자랄 수 있는 바탕 역할을 한다.
2. 영양분 주기
초단파실에 다이아몬드 핵을 넣고 수소와 메탄 가스를 공급한다. 약 섭씨 700도가 되면 수소가 메탄과 반응하면서 고도 반응 탄소를 만들어 낸다.
3. 관찰하기
이러한 탄소 “기(基)”들이 뜨거운 플라즈마 구름에서 비 처럼 내려 핵 표면의 탄소와 결합한다. 새로운 다이아몬드 결정이 형성되기 시작한다.
4. 다듬기
다이아몬드가 원하는 크기가 되면(1캐럿이 되는데 12시간), 새로 자란 다이아몬드 결정을 핵에서 분리시킨다. 천연다이아몬드와 마찬가지로 커팅 및 연마를 한다.
▲ 보석 : 다양한 색상을 자랑하는 합성 보석(사진)들은 예전에도 있었다. 그러나 대형의 무색 합성 보석은 전혀 새로운 것이다. 드비어스 다이아몬드 카르텔은 보석업자들이 천연 보석과 합성 보석을 쉽게 구분할 수 있도록 하기 위해, 천연 다이아몬드에 로고를 새기기 시작했다.
▲ 반도체 : 고속 프로세서는 많은 열을 발산한다. 실리콘 반도체는 대략 섭씨 120도 정도면 부서지지만 다이아몬드 반도체는 섭씨 700도까지 견딜 수 있다. 그 결과 냉각 시스템 없이도 81기가 헤르츠의 속도를 낼 수 있다.
▲ 광학 : 열전도성과 화학적 안정성 때문에 다이아몬드 렌즈(옆 페이지)는 업계 표준인 셀렌화 아연보다 더 높은 온도에서 더 선명한 레이저빔을 방출할 수 있다. 정밀 절삭, 정밀 용접, 정밀 외과 분야에서 사용되는 CO2 레이저에서 다이아몬드 렌즈가 사용된다.
● 투명하고 깨끗한 다이아몬드가 좋은 이유
◇ 결국 가짜가 아닌가?
아니다. 인공 다이아몬드도 자연이 만든 천연 다이아몬드와 똑같은 원자 구조를 갖고 있다. 따라서 모든 면에서 진짜 다이아몬드라고 할 수 있다. 시각적으로, 화학적으로, 물리적으로 천연 다이아몬드와 동일하다.
또한 순수한 다이아몬드 핵으로 만들기 시작하고, 생성 환경도 세심하게 제어하기 때문에 시스템적으로 대부분의 천연 다이아몬드보다 훨씬 더 깨끗하고 흠이 없는 무색의 보석을 만들어 낼 수 있다.
◇ 합성 다이아몬드는 천연산 보다 더 빨리 생성되나?
지구 내부에서 다이아몬드가 형성되는데 정확히 얼마나 시간이 걸리는지는 아무도 모른다. 그러나 지질학자들에 따르면 보통 광산에서 캐는 다이아몬드가 그 정도 깊이의 지표면으로 이동하는 데만 수백만년이 걸린다고 한다.
◇ 합성 다이아몬드가 필요한 이유는?
인공 다이아몬드는 대부분의 천연 다이아몬드보다 값도 저렴하고 결점도 적다. 또한 다이아몬드 광산을 통제하고 있는 아프리카 군정부를 지지하고 있다는 이유로 다이아몬드 회사들을 반대하는 사람들도 있다.
◇ 얼마나 저렴한가?
아폴로사는 이미 거의 무색에 가까운 0.25캐럿짜리 합성 다이아몬드를 500달러라는 가격에 판매하고 있다. 같은 크기의 천연 다이아몬드 가격은 750달러이다.
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