domingo, 11 de mayo de 2014

Diamantes

Estoy seguro de que la mayoría de mis lectores habrán oído o leído alguna vez aquello de "Un diamante es para siempre". La frase es el escueto resumen de una de las operaciones de marketing con más éxito de la historia, ligada a uno de los cárteles más opacos e influyentes en el mundo, como es el manipulado por la firma De Beers a través de su "brazo armado", la Central Selling Organization (CSO), que controla con mano de hierro el 90% del mercado de los diamantes de joyería. De Beers tiene su origen en Cecil Rhodes, un empresario que se hizo con la mayor parte de las minas de diamantes de Sudáfrica y de las empresas que las explotaban, constituyendo en los albores del siglo XX un auténtico monopolio que aún pervive.

En los años de la recesión tras el crack del 29, las ventas de diamantes cayeron en picado y es cuando De Beers pasa a la acción con una campaña cuya consecuencia fundamental es que no hay pareja de americanos, con idea de matrimoniar, que no entren en el ritual del anillo de pedida con su diamante para siempre en el centro. La campaña ha incidido en ideas sencillas pero sibilinas. Para la novia, el tamaño del diamante era indicativo del amor que le profesaba el novio, para éste era una forma de marcar su situación financiera y, de cara a futuro, la propaganda le vendía la piedra como una buena inversión.

Pero la adquisición de un diamante nunca puede ser una buena inversión. A diferencia de los metales preciosos, los diamantes no cotizan en los mercados financieros y, por lo tanto, carecen de liquidez monetaria inmediata y más o menos predecible. Tampoco son susceptibles de dividir, como uno puede dividir un lingote de oro en porciones o vender parte de las acciones que se puedan tener en Bolsa. Y, además, el precio que un particular obtiene cuando intenta vender a un profesional su diamante es generalmente ridículo, si se compara con lo que pagó originalmente. Siempre hay pegas, que si las imperfecciones, que si el mercado anda ahora algo flojo... En el fondo es De Beers el que impone su estrategia, haciendo que los diamantes sean escasos cuando interesa subir el precio o sean abundantes cuando interesa hundir a algún díscolo que se niega a los designios del cártel.

Pero la cosa puede cambiar. En realidad, como ya comenté en una entrada anterior, los diamantes están constituidos por agrupaciones de átomos de carbono unidos por enlaces covalentes que se propagan en las tres direcciones del espacio. Se trata, por tanto, de carbono (carbón) puro, el mismo tipo de átomos que están presentes en el carbón que se extrae de las minas de hulla o lignito o que el carbón que constituye el grafito de nuestros lápices. Lo realmente sorprendente, como yo explico a mis alumnos de Termodinámica, es que el grafito es más estable que el diamante y que sólo unas condiciones propias de un cataclismo geológico son capaces de generar diamantes como los que se dan en minas como las sudafricanas a partir de un magma de carbón líquido. Y una vez formados esos diamantes, aunque inestables desde un punto de vista termodinámico, su transformación en el gráfito, en el que debieran acabar convirtiéndose, no se produce por la extremada dificultad de reordenar de forma diferente a los átomos de carbono en cuestión.

Desde los años 50 del siglo pasado se han sucedido diversos intentos para obtener diamantes a partir de grafito. De acuerdo con el diagrama de fases del carbono puro que podeis ver a la izda, ello implica instalaciones de laboratorio o industriales que manejen temperaturas del orden de los 2000 grados y presiones del orden de miles de veces la presión atmosférica, algo que no es muy fácil de orquestar bien. Aún y así, en esos años cincuenta y posteriores, empresas como General Electric, Sumitomo Electric o la propia De Beers (que no podía quedarse descolgada) empezaron a poner en el mercado diamantes producidos en esas instalaciones aunque, por su tamaño, generalmente se destinaron a otros usos como electrónica o herramientas de corte.

Pero mucho más recientemente, una empresa llamada Gemesis, ha empezado a poner en el mercado diamantes para joyería fabricados en sus instalaciones de alta presión y temperatura. En ese proceso, la temperatura empleada es del orden de 1500 ºC y la presión de unas 58000 atmósferas. En cámaras al efecto, parecidas a un lavavajillas, se introduce una minúscula esquirla de diamante que actúa como "siembra", junto con grafito y un catalizador, cuya naturaleza mantienen bien secreta pero que se sabe que contiene niquel. El grafito se funde y el líquido va reordenándose sobre el cristalito de "siembra". En poco más de tres días, se obtiene un diamante de menos de tres quilates que, posteriormente, puede ser cortado y pulido a la manera convencional para dar una gema final algo más pequeña (una pega del proceso, que no permite gemas mayores).

Son diamantes perfectos, indistinguibles de los naturales a los ojos de un experto en gemología. Tan perfectos son que la propia empresa que los fabrica, en un alarde casi de chulería, ha querido dejar bien claro que no pretende vender gato por liebre. Que sus diamantes son como son y que, para que quede claro de dónde vienen, los marca con un distintivo minúsculo grabado a láser. Adicionalmente, Gemesis deja intencionadamente pequeñas cantidades del niquel del catalizador en la gema lo que conlleva que, cuando la piedra se expone a la luz ultravioleta, ocurre un fenómeno rápido de fosforescencia que no se da en los naturales. Y para terminar de marcar el terreno, proporciona otras pruebas basadas en técnicas experimentales sofisticadas, como la espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier y la espectroscopía de absorción de Rayos X, que permiten comprobar que esas gemas no son de mina sino de factoría.

Lo de las "impurezas" da mucho más juego a Gemesis que el asunto de la identificación por fosforescencia. Los diamantes que tienen una perfecta red cristalina constituida solo por átomos de carbono son transparentes y, además, constituyen el material aislante más perfecto que uno pueda imaginar. Pero la sustitución de algunos de esos átomos por "impurezas", puede cambiar la tonalidad y más cosas. Por ejemplo, los primeros diamantes que obtuvo Gemesis tenían un cierto tono amarillento, que también tienen algunos naturales, y que se deriva de la sustitución de un número pequeño de átomos de carbono por átomos de nitrógeno provenientes del aire. También han sido capaces de sustituir ciertos átomos de carbono por átomos de boro, dando lugar a diamantes azules que son raros en los diamantes naturales. En este enlace podeis ver información sobre uno de ellos, el mítico (y para algunos maldito) Diamante Hope. La presencia de esos átomos confiere además al diamante cierto carácter semiconductor, muy apropiado para usos en electrónica.

Estos diamantes fabricados por el hombre no son baratos pero su precio es sustancialmente más bajo que los que mueve De Beers. Y, además, como podeis ver en el link que he puesto arriba, la empresa los vende como ecológicos y no generados bajo conflictos geoeconómicos.

Hay otros diamantes obtenidos por el hombre en condiciones menos drásticas de presión. Aunque ello pudiera parecer que va en contra del diagrama de fases arriba indicado y, por tanto, en contra de las leyes de la sacrosanta Termodinámica, la cosa no es así. En realidad, el otro procedimiento no toma como base el grafito y, por tanto, no le afecta el diagrama de fases. Esta alternativa está basada en una técnica conocida como CVD, acrónimo que corresponde (en inglés) a Deposición Química de Vapor. En un reactor de este tipo se introduce hidrógeno y metano (la fuente del carbono necesario) en una cámara que contiene un pequeño diamante de siembra. En las condiciones del reactor, el hidrógeno molecular se descompone en hidrógeno atómico por acción de un filamento a muy alta temperatura o por un plasma generado por microondas. El hidrógeno atómico reacciona con el metano para dar radicales metilo, que se depositan sobre el cristalito de siembra y forman nuevos enlaces covalentes. Una versión reciente de este procedimiento acaba de ser publicada por investigadores de Centros ligados a la Universidad de Stanford, tomando como base grafeno e hidrógeno. Pero, que yo sepa, estos diamantes no se destinan a joyería sino al ámbito de la electrónica.

En cualquier caso, no me digais que esto de los diamantes generados por el hombre no es sino otro excelente ejemplo de la falacia implícita en el debate natural/artificial en el ámbito de la Química. De nuevo, como en el caso de otras muchas sustancias que manejamos en nuestra vida cotidiana, la Química ha sido capaz, en este caso, de llegar hasta donde la Naturaleza lo hizo, obteniendo materiales idénticos tras reproducir las condiciones en las que se generaron en la Tierra.

6 comentarios:

Jose G. de la Campa dijo...

Muy interesante, incluyendo la última frase.

Santiago Acedo dijo...

Buenos días, acabo de descubrir este blog y me ha parecido interesante.
No se si contestará a mi pregunta pero en cualquier caso ahí va, la ultima frase de su comentario me la ha traído a la memoria: me gustaría saber su opinión, si la tiene, sobre el grado de desequilibrio que produce en la tierra el aporte de abonos químicos, sintéticos.
Tal vez, incluso, ya haya escrito sobre esto en en blog.
Muchas gracias y un saludo.

El Búho dijo...

Gracias Santiago por su comentario. Si en el buscador que aparece arriba a la izquierda introduce la palabra fertilizantes, le aparecerán varias entradas sobre el tema en este Blog. La que mejor refleja mi manera de pensar sobre el asunto es la que titulé "La bella Donosti huele a m.....".

Sobre el tema podemos hablar largo y tendido pero no se por qué vía.

Santiago dijo...

Gracias por la respuesta.
Por cierto que la entrada a la que se refiere me recuerda otro asunto en el que estoy interesado y en el que nunca he profundizado, los transgénicos.
Buscaré a ver si ya he escrito sobre ello.
Un saludo.

El Búho dijo...

De transgénicos no hay nada en el Blog. No es mi campo. Pero mis referencias al respecto son mi amigo Jose Miguel Mulet y mi colega en la UPV/EHU Mertxe de Renobales. Gente seria dedicada al tema.

RML dijo...

Gracias por compartir este post, es muy interesante!

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Boredom is the highest mental state, según Einstein. Pero, a veces, aburrirse cansa. Y por eso ando en esto, persiguiendo quimiofóbicos.