순수한 탄소에 충분한 열과 압력 - 섭씨 1,200도의 열과 대기압의 50,000 배 정도 - 을 가하면, 탄소는 지상에서 가장 단단한 물질로 변한다. 지구 깊숙한 곳에서 다이아몬드가 만들어질때 이러한 열과 압력이 가해지는 것으로 알려져 있다. 실험실에서 이 조건을 구현하는 일은 쉽지 않지만, 사람들은 직접 다이아몬드를 만들기 위해 노력해왔다. 19세기 중반부터 지금까지, 수십명의 과학자들이 다이아몬드를 만들다가 사고를 당했다.

수십년 전에서야 조금씩 성공의 기미가 보이기 시작했다. 1950년대 초반, 과학자들은 톱, 드릴, 연마기등을 겨우 코팅할 수 있는 정도의 산업용 다이아몬드를 만드는데 성공하였다. 그리고 올해 여름, 드디어 보석 수준의 인공 다이아몬드가 시장에 출시되었다. 플로리다의 한 창고에서는 24시간 내내 3캐롯 원석을 만들어내는 러시아제 기계를 사용해서 귀한 보석을 생산하고 있다. 보스톤에 있는 한 기업은 완전히 다른 방식으로 거의 완벽한 다이아몬드를 만드는 기술을 개발했으며 올해 말부터 마케팅을 시작할 계획이다. 대량생산된 다이아몬드는 대중의 인식을 바꿀 것이며, 70억 달러에 달하는 보석 다이아몬드 시장을 완전히 뒤흔들 것이다. 더 흥미로운 사실은, 이러한 기술로 인해서 다이아몬드 기반의 반도체를 만드는것이 가능해졌다는 것이다

앞으로는 컴퓨터를 사랑하는 사람들도 다이아몬드를 사랑하게 될 것이다. 다이아몬드는 가장 높은 열전도성을 지닌다. 다른 물질과는 달리 다이아몬드는 엄청난 양의 열을 전달하면서 전혀 망가지지 않는다. 현재의 최신 마이크로 프로세서들은 섭씨 100도까지 달궈지며, 온도가 그 이상 올라갈 경우 망가지기 때문에 성능을 높이는데 한계가 있다.(성능과 온도는 비례한다.) 다이아몬드로 만들어진 칩들은 실리콘칩들이 녹아 없어지는 온도에서도 잘 동작할 것이며, 따라서 칩의 성능을 엄청나게 올릴 수 있다. 그러나 다이아몬드는 귀한 보석이라는 인식 때문에, 반도체 제조업체는 물론 누구라도 다이아몬드 반도체를 만드는 것을 상상할 수도 없었다.그러나 이제 다이아몬드의 대량생산이 가능해지면서 상황이 바뀌었다. 플로리다와 보스톤의 다이아몬드 벤처기업들은 인조 보석으로 돈을 벌어서 반도체 업계의 재편을 꿈꾸고 있다.

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다이아몬드 제조법

플로리다 기업 방식 : 지표 아래서 다이아몬드가 만들어지는 환경을 비슷하게 구현한 기계를 사용해서 다이아몬드를 만든다.
1. 금속 용매와 흑연을 세라믹증식실에 집어 넣는다. 다이아몬드 씨앗을 증식실 바닥에 넣고, 압축구 중앙에 증식실을 위치시킨다.
2. 압축구에 압력을 가한다. 작은 압력도 압축구 중앙에서는 대기압의 58,000배 정도로 증폭된다.
3. 전기를 사용해서 세라믹증식실 위쪽을 섭씨 1,260도까지 올린다. 이러한 열과 압력은 흑연을 원자화 시킨다. 탄소 원자들이 증식실의 차가운 아래쪽에서 다이아몬드 씨앗에 붙는 원리로 다이아몬드가 자란다.
4. 3일동안 기다린다.
5. 압축구를 열고 세라믹증식실을 부수고 다이아몬드를 꺼낸다.

보스톤 기업 방식 : 플라즈마 구름이 다이아몬드 웨이퍼 위에 탄소 원자 비를 내리게 하는 방식으로 다이아몬드를 만든다.
1. 다이아몬드 웨이퍼를 위치시키고, 기압을 대기압의 1/10 정도로 낮춘다.
2. 수소와 메탄가스를 기계안에 주입시키고, 이를 전자파로 가열한다. 섭씨 1,000도 정도에서 이 기체는 플라즈마상태가 된다.
3. 플라즈마 구름에서 떨어진 탄소 원자들이 웨이퍼 씨앗에 붙는다.
4. 웨이퍼 씨앗은 하루에 0.5mm 씩 자란다. 다이아몬드는 벽돌 모양으로 뭉친다.
5. 다이아몬드 '벽돌'을 꺼낸다. '벽돌'을 잘라서 웨이퍼를 만들거나 보석으로 가공한다

[Scieng News] 최경환 기자

원문 : http://www.wired.com/wired/archive/11.09/diamond.html