La storia dei diamanti sintetici, una testimonianza di innovazione nel settore delle gemme, ha radici che affondano nel XVIII secolo, ma è negli ultimi decenni che ha vissuto una rivoluzione straordinaria.
Nel 1797, il chimico britannico Smithson Tennant scoprì la composizione chimica del diamante, aprendo la strada a futuri sviluppi.
Tuttavia, fu solo nel 1955 che i ricercatori della General Electric produssero il primo diamante sintetico.
Nel corso degli anni, figure chiave come Tracy Hall e il suo team presso la GE, nel 1954, e il pioniere della tecnologia dei diamanti sintetici, Robert H. Wentorf Jr., nel 1955, contribuirono in modo significativo allo sviluppo di questa tecnologia.
Negli ultimi decenni, aziende come De Beers, gemmologi, e scienziati come il premio Nobel Richard J. Heck hanno giocato un ruolo cruciale nell'affermare i diamanti sintetici sul mercato.
La crescita esponenziale di questa industria ha portato a una ridefinizione delle prospettive sulle gemme, offrendo alternative sostenibili e accessibili, e aprendo nuovi orizzonti nella creazione di gioielli moderni.
Il commercio di gemme è attualmente in subbuglio.
Diamanti creati in laboratorio stanno erodendo attivamente porzioni del mercato di quelli naturali.
Coloro che producono questi cristalli sono ottimisti, mentre chi preferisce (o esclusivamente ama) i diamanti naturali sta lanciando tutti i tipi di campanelli d'allarme.
Per coloro che ritengono, opinione decisamente plausibile, che il cosiddetto libero mercato non sia affatto libero, ma guidato da grandi corporazioni, attraverso governi, media e influencer su Internet, comprendere la direzione dello stesso e’ questione di vita o di morte (commerciale).
Molti, dentro e fuori da questo campo, si chiedono dove porterà questo “conflitto culturale, economico ed etico” tra diamanti cresciuti in terra e quelli fabbricati in laboratorio.
Ovviamente, questo articolo non e’ in grado, ne si propone, di rispondere a tale domanda, ma intende illustrare il percorso che queste gemme artificiali hanno seguito per trovarsi dove sono ora.
Conoscere il passato potrebbe forse gettare qualche luce sul futuro di questo prodotto.
Ora, la prima delucidazione dovrebbe essere dedicata alla terminologia coinvolta in questo ambito.
Termini appropriate, talora sostituiti da nomi impropri, hanno lo scopo di promuovere queste pietre.
Ci sono discrepanze legali così come pratiche.
La legislazione proposta per regolare il linguaggio usato per descrivere materiali preziosi può variare.
La spiegazione seguente intende essere pragmatica:
Mentre "cresciuti in laboratorio (lab-grown in inglese)", "fatti dall’uomo (man-made in inglese)", "artificiali (artificial in inglese)", "creati in laboratorio (lab-created in inglese)", "(synthetic in inglese)" descrivono adeguatamente questi cristalli, parole come diamanti falsi non lo fanno.
I diamanti sintetici sono reali e condividono la maggior parte delle caratteristiche fisiche, chimiche e ottiche del loro controparte naturale.
La significativa separazione risiede nel fatto che i primi crescono in laboratori in poche settimane, mentre i secondi si formano sottoterra in un periodo molto lungo (ipoteticamente migliaia se non milioni di anni).
Con queste distinzioni in mente, è ora possibile esaminare la storia di queste gemme.
Secoli XVIII e XIX: i primi passi
La storia della creazione dei diamanti sintetici inizia nel 1797, quando il chimico ed esperto di mineralogia inglese Smithson Tennant (1761-1815), famoso per aver scoperto gli elementi elementi osmio e iridio, dimostrò che i diamanti sono composti da carbonio puro.
Questa scoperta aprì la strada alla ricerca per la sintesi dei diamanti, un processo che consiste nella creazione di diamanti in laboratorio a partire da materiali inorganici.
I primi tentativi di sintesi in laboratorio risalgono alla fine del XIX secolo.
Nel 1879, il chimico e inventore scozzese, membro della Royal Society of Edinburg0, James Ballantyne Hannay (1855-1931) si cimentò nei primi esperimenti di creazione di queste gemme, riscaldando carbone e ferro in un crogiolo di grafite.
I suoi esperimenti non produssero cristalli di dimensioni significative, ma contribuirono a stabilire le condizioni necessarie per coloro che ne seguirono le orme.
Nel 1893, il chimico francese Henri Moissan (1852-1907), vincitore del Premio Nobel per la chimica nel 1906, utilizzò un forno elettrico ad arco per tentare di crescere artificialmente cristalli di carbonio puro.
I suoi esperimenti furono più avanzati rispetto a quelli di Hannay.
Non si sa con certezza, alcune fonti affermano che fu in grado di produrre diamanti di dimensioni fino a 2 millimetri di diametro, altri invece ritengono che le pietre ottenute non furono quelle desiderate, ma prbabilmente di altro tipo, quelle che successivamente vennero conosciute con il nome di moissanite (carburo di silicio, dedicate proprio allo scienziato transalpino).
Questa gemma sintetica venne scoperta in natura solo anni dopo, nel 1905 e a partire dal 1998 si impose come una delle più popolari imitazioni del diamante.
Ci furono tentativi sporadici di depositare diamanti da una fase gassosa o plasmatica durante l'inizio e la metà del XX secolo.
Il ricercatore tedesco dell'Università di Breslavia, Friedrich August von Bolton (1863-1929), tentò di far crescere il diamante mediante la decomposizione dell'etilene in presenza di vapori di mercurio.
Nel 1899, von Bolton ha pubblicato un articolo in cui descriveva un nuovo metodo per la sintesi del diamante.
Il suo metodo utilizzava un'alta pressione e una temperatura elevata per creare le condizioni necessarie alla crescita dei diamanti. Von Bolton fu in grado di produrre piccoli diamanti sintetici utilizzando il suo metodo, ma non erano di alta qualità .
Hans Schmellenmeier (1875-1944) decompose l'acetilene in una scarica a bagliore.
Le sue pellicole al carbonio mostravano le due linee radiografiche del diamante più forti; mentre le linee di grafite più forti erano assenti.
C'è una forte probabilità che Schmellenmeier fosse riuscito a formare il diamante.
Nel 1905, Schmellenmeier pubblicò un articolo in cui descriveva un nuovo metodo per la sintesi del diamante.
Il suo metodo utilizzava un'alta pressione e una temperatura elevata, simile al metodo di von Bolton.
Schmellenmeier fu capace di produrre diamanti sintetici di dimensioni maggiori rispetto a quelli prodotti da von Bolton, ma non erano ancora di alta qualità . Le loro scoperte sono generalmente ignorate nella storia della sintesi del diamante.
Nel 1909, l’inglese Sir William Crookes (1832-19191), presidente della Royal Society dal 1913 al 1915 e inventore prolifico che aveva brevettato dispositivi quali il tubo a vuoto ed il radiometro, dichiarò di essere riuscito nell’impresa, ma la sua affermazione fu smentita da altri scienziati suoi contemporanei.
Nel 1917, il tedesco Otto Ruff (1871-1939), allievo di Robert Bunsen, commerciante di tessuti, poi professore di chimica all'Università di Breslavi, proclamò di aver prodotto diamanti fino a 7 millimetri di diametro, ma in seguito ritirò la sua affermazione.
Successivamente, la ricerca continuò in diversi paesi, tra cui Russia, Stati Uniti e Svezia.
Negli anni '30, scienziati russi iniziarono a sperimentare modi per creare diamanti artificiali, poiché sia gli scienziati che gli uomini d'affari riconobbero che esistevano applicazioni vantaggiose oltre all'uso industriale.
Nel 1941, anche la General Electric (GE), negli Stati Uniti, decise di buttarsi in questa corsa.
La ricerca fu temporaneamente interrotta a causa della Seconda Guerra Mondiale, ma venne ripresa dopo il 1951.
Questi studi, concomitanti con quelli effettuati sia in Russia che in Svezia (e probabilmente in altre parti del mondo), portarono eventualmente alla produzione sistematica e controllata dei primi diamanti artificiali.
Nel 1946 viene anche creata Element Six, il braccio dedicato ai diamanti sintetici di De Beers, che nel mezzo secolo successivo divenerà un giocatore di primo piano nella produzion di gemme da laboratorio.
Anni ’50: La scoperta
Nel 1952, lo scienziato sovietico Pavel Anatolyevich Bolotowsky (1899-1981), professore di chimica all'Università Statale di Mosca, scoprì come produrre diamanti utilizzando una scarica al plasma di atomi di carbonio.
Questo sistema, che rimase come il precursore del metodo HPHT, iniziava con un "seme" di diamante artificiale che veniva posto in una camera a vuoto e riscaldato a temperature estreme (tra 1800 e 3500 gradi Fahrenheit) mentre ruota a circa 15,91 rotazioni al minuto RPM equivalenti ad una velocità di oltre 3000 Km/h), il che costringeva gli atomi di carbonio a depositarsi sul seme (permettendo la formazione di un sottile strato).
Un catalizzatore metallico veniva generalmente applicato ai semi di diamante per promuovere una crescita coerente ed ordinata.
Queste condizioni di alta pressione/alta temperatura (o HPHT) venivano innescate tramite il riscaldamento con gas idrogeno.
Le pietre realizzate attraverso questo processo sono le pietre più comuni disponibili in commercio oggi sul mercato.
Nel 1952, il ricercatore statunitense della Union Carbide, William G. Eversole riuscì nell’impresa di produrre minuscoli diamanti sintetici utilizzando il metodo di crescita a deposizione di vapore chimico (o Chemical Vapor Deposition – CVD), a bassa pressione e temperatura relativamente bassa.
Sebbene l'annuncio pubblico della sua ricerca sia avvenuto solo nel Novembre del 1961, prove documentali dimostrano che Eversole aveva ottenuto risultati concreti già nel 1952.
Quasi contemporaneamente, il 16 febbraio 1953, Allmänna Svenska Eliktriska Aktiebolaget (ASEA), la principale azienda svedese produttrice di apparecchiature elettriche, avevo creato alcuni diamanti sitentici nei propri laboratori di Stoccolma.
A partire dal 1942, ASEA impiegò un team di cinque scienziati e ingegneri nell'ambito di un progetto top-secret per la produzione di diamanti, nome in codice QUINTUS.
Il gruppo utilizzò un ingombrante apparato a sfera divisa progettato da Baltzar von Platen e Anders Kämpe.
Con questo apparecchio produssero piccole pietre in carbonio puro.
La pressione all'interno del dispositivo era stata mantenuta a circa 8,4 GPa (1.220.000 psi) e una temperatura di 2.400 °C (4.350 °F) per un'ora.
Attraverso questo procedimento, furono prodotti alcuni piccoli diamanti, ma non della qualità o delle dimensioni di una gemma.
Non fu né Asea né Union Carbide a pubblicare la notizia del loro successo.
Una delle motivazioni principali di tutti gli sforzi operati simultaneamente in diverse nazioni, fu quella di eliminare la dipendenza da materiale critico (i diamanti industriali, dalla durezza eccezionale) da paesi percepiti come ostili o potenzialmente instabili.
Fu solo nel 1955, infatti, con che giunse l'annuncio dei Laboratori di ricerca della General Electric.
In tale istanza, venne descritto in dettaglio un processo che avrebbe potuto essere duplicato da altri scienziati e che quindi soddisfaceva i criteri per l'accettazione come risultato valido.
Tracy Hall ricercatore della GE, era riuscito a far crescere i primi diamanti artificiali disponibili in commercio utilizzando il metodo HPHT (alta pressione e alta temperatura).
Il suo processo utilizzava un dispositivo chiamato "bombola a pressione" con contribuiva a stabilire le condizioni necessarie alla crescita delle gemme.
Un anno dopo, nel 1956, la più grande società mineraria di diamanti al mondo, fondata nel 1888, De Beers, si aggiunse al nugolo di compagnie che stava cercando di migliorare le pietre prodotte in laboratorio, istituendo il gruppo di ricerca chiamato The Adamant Research Laboratory.
I loro passi avanti vennero annunciati al mondo nel 1959, da Harry Oppenheimer, CEO della compagnia.
Nello stesso frangente, il loro team di ricerca, guidato dal Dr. Jan Custers e dal Dr. Henry Dyer, annunciò l'avvio del primo impianto di produzione di diamanti sintetici su vasta scala in Africa e precisamente a Springs, Gauteng in Sudafrica; nel 1961, venne aperto un secondo impianto a Shannon, nella contea di Clare, nel maggio 1963.
Questi sviluppi diedero origine al gruppo De Beers Industrial Diamonds che, dagli anni '60 in poi, fu in grado di offrire una gamma di prodotti tra cui grana diamantata, materiali in nichel rivestiti in diamante, e vari altri prodotti basati sull’utilizzo di diamanti creati in laboratorio.
Proprio a partire dagli anni '50 in poi, la tecnologia di sintesi ricevette un rinnovato impulso ed si mise a progredire visibilmente.
Prima che la qualità delle gemme potesse essere sufficiente per proporle al mercato dei preziosi, fu necessario perfezionare le tecniche ad alta pressione.
Eccezionali innovazioni, in questo campo, giunsero dai ricercatori P.W. Bridgman e H.T. Sala.
Attraverso il loro lavoro, i diamanti sintetici migliorarono significativamente la loro purezza ed iniziarono ad essere utilizzati in una varietà di applicazioni, tra cui gioielleria, strumenti industriali, dispositivi medici e applicazioni ottiche.
In Asia, all’incalzare degli anni ‘60, altri stati si stavano muovendo nella stessa direzione.
Il governo cinese lanciò il programma per la creazione di diamanti sintetici industriali HPHT, un progretto che li avrebbe portati ad un quasi monopolio negli anni a seguire. Il primo cristallo venne cresciuto a Zhenzhou nel 1963.
Da questo inziale successo, Pechino iniziò cosi la sua corsa per controllare questo settore, non avendo depositi significativi di diamanti naturali (esistono nel paese alcuni giacimenti, ma la qualità dei cristalli ottenuti non e’ particolarmente alta..
Nello stesso anno, venne effettuato il primo tentativo di produrre diamanti sintetici in India, portato avanti da un team di ricercatori dell'Istituto di Fisica di Bangalore; ci volle ancora un po’ di tempo prima che anche Nuova Delhi si inserisse nella corsa dei LGD (Lab-grown diamonds o diamanti cresciuti in laboratorio in inglese), ma da allora il subcontinente asiatico ne diventò uno dei maggiori giocatori.
Anche negli studi scientifici si stavano facendo dei passi avanti.
I primi resoconti ufficiali e sistematici, per quanto riguarda cristalli cresciuti a bassa pressione in letteratura, risalgono infatti proprio a quest’epoca e precisamente al 1962.
In tale anno William Eversole, colui che aveva sintetizzato le prime pietre per la Union Carbide Corporation pubblicò i suoi studi.
Successivamente, altre ricerche scientifiche furono pubblicate nel 1968 da Angus, per la Case Western Reserve University, a Cleveland, e nello stesso anno da Deryagin, per conto dell'Istituto di Chimica e Fisica di Mosca.
Negli anni ’70, la GE (General Electric) si rifece viva.
Anch’essa decise di dedicarsi alla creazione di cristalli di diamante sintetico di qualità gemma, ma il perfezionamento richiese ulteriori anni.
I successi iniziali si basavano sull’utilizzo di un tubo di pirofillite, armato, a ciascuna delle sue estremità , con sottili pezzi di diamante naturale (seme).
Il materiale di alimentazione in grafite era posto al centro e il solvente metallico (nichel) tra la grafite e i semi.
Il contenitore veniva riscaldato e la pressione veniva aumentata a circa 5,5 GPa (800.000 psi).
I cristalli si formavano mentre scorrevano dal centro verso le estremità del tubo e, estendendo la lunghezza del processo, si producevano gemme grezze di dimensioni più grandi.
Inizialmente, una sessione di crescita di una settimana produceva pietre grezze di qualità gemma di circa 5 mm (di circa 1 carato o 0,2 g) e le condizioni del processo dovevano essere il più stabili possibile.
L'alimentazione di grafite fu presto sostituita dalla grana di diamante perché ciò consentiva un controllo molto migliore della forma del cristallo finale.
Le gemme erano ancora lontane dal D incolore, tanto prezioso negli anelli moderni, ma col tempo si arriv ò anche a quello.
Nel 1971, i ricercatori della General Electric Company pubblicarono i loro metodi.
Quasi simultaneamente, anche gli scienziati del GIA rilasciarono i loro rapporti iniziali sulle analisi scientifiche sui diamanti coltivati in laboratorio.
Ovviamente tale evento sanciva il riconoscimento, da parte del mondo della gemmologia, dell’entrata dei diamanti sintetici nel mondo dei preziosi.
Nel 1975, De Beers tornò alla ribalta. L'azienda, controllata da Anglo-American, acquisì i laboratori di Charters a Sunninghill, Berkshire (Regno Unito), per utilizzarli come centro di ricerca e supporto tecnico per Element Six, la sua divisione dedicata ai diamanti sintetici e ai supermateriali, fondata nel 1946.
Oggi (fine 2023) questa divisione impiega oltre 1.900 persone in tutto il mondo, con siti produttivi principali nel Regno Unito, Irlanda, Germania, Sud Africa e negli Stati Uniti.
La società fornisce materiali tecnici avanzati per applicazioni abrasive e sfrutta le proprietà estreme del diamante sintetico in una vasta gamma di settori industriali e tecnologici.
Anni ’80: Salto di categoria – i diamanti “CVD” alla ribalta
Nei primi anni ’80, lo Shanghai Institute of Ceramics (SIC) iniziò a produrre diamanti di tipo gemma (a singolo cristallo) delle dimensioni di 3 mm, ma di bassa qualità , col metodo CVD.
Non fu l’unica compagnia a dedicarsi a tali prodotti.
Emersero sin da subito concorrenti come Iljin Diamond in Corea e una miriade di altre imprese cinesi.
In Europa, la svedese ASEA, fondata nel 1883 e tra le prime a creare cristalli artificiali, aveva continuato a sviluppare diamanti coltivati in maniera discreta, celando i propri progressi fino agli anni '80, quando decise di pubblicarli.
La sua mossa non marcò una sua entrata in grande stile nel settore.
Il campo di produzione continuò a muoversi all’insegna dell’innovazione, durante i primi anni ’80.
Un gruppo sotto la direzione di Nobuo Setaka presso l’Istituto nazionale per la ricerca sui materiali inorganici di Tsukuba, in Giappone, pubblicò una serie di articoli straordinari che descrivevano diversi metodi di sintesi del diamante a bassa pressione.
Le scoperte dello studioso nipponico portarono alla formulazione di nuovi metodi per migliorare la qualità e le proprietà dei diamanti sintetici CVD.
In particolare, le sue tecniche ne ridussero i costi di realizzazione.
Setaka venne insignito del Premio Wolf per la chimica nel 2010 e fu nominato membro della National Academy of Engineering degli Stati Uniti nel 2012.
I risultati dei suoi studi hanno contribuito a rendere i cristalli a deposizione una realtà commerciale.
Le sue scoperte contribuirono a dare inizio dell’era moderna del metodo CVD, in particolare durante la collaborazione con il National Institute for Research in Inorganic Materials o NIRIM (successivamente incorporato nella NIMS o National Institute for Materials Science).
Anche dall’Europa giunsero nuovi studi. NIRIM è oggi un'altra azieda, eventualmente finanziata dall'Unione Europea, che mira a sviluppare nuove tecnologie per la produzione di diamanti sintetici CVD.
Il progetto venne coordinato dal Politecnico di Milano e coinvolse un consorzio di 13 partner provenienti da 9 paesi europei. Il progetto si concentrava su tre aree principali:
- Sviluppo di nuovi materiali e processi per la produzione di diamanti sintetici CVD di alta qualità .
- Sviluppo di nuovi metodi per la caratterizzazione dei diamanti sintetici CVD.
- Promozione della consapevolezza dei diamanti sintetici CVD e delle loro proprietà .
Nel 1982, la giapponese Sumitomo Electric Industries iniziò a sviluppare diamanti sintetici negli anni '70 come nuovo materiale per utensili.
Nel 1982, Sumitomo Electric produsse il più grande diamante sintetico dell'epoca: 1,2 carati, o circa 240 milligrammi, e 5 mm di dimensione. Il cristallo addirittura nel Guinness dei primati del 1985.
Nel 1985, Sumitomo Electric Industries Ltd., in Giappone, ha iniziato a commercializzare la gamma SumicrystalTM di diamanti sintetici giallo-marroni; nel 1993, hanno prodotto cristalli di diamante sintetico di elevata purezza (cioè quasi incolore) trasformati in diamante "finestre." De Beers Industrial Diamond Division (Pty) Ltd. commercializza la sua gamma Monocrystal di diamanti sintetici giallo-marroni dal 1987.
Nessuno di questi tre produttori ha commercializzato diamanti sintetici per scopi diversi da applicazioni industriali o tecniche.
Nel corso degli anni '80, i gioielli con diamanti coltivati in laboratorio, di tipo industriale, diventarono finalmente disponibili sul mercato per tutti, offrendo una valida alternativa ai diamanti estratti dalla terra.
Questi diamanti creati in laboratorio furono inizialmente per lo più piccoli e di colore giallastro o brunastro, con prezzi spesso superiori a quelli naturali, ma la loro qualità migliorò nei decenni successivi. In questo periodo, gli scienziati russi utilizzarono la propria tecnologia “BARS” e “TOROID” per far crescere cristalli industriali e di qualità gemma fino a 2 carati in dimensioni lucide e per lo più di colore da arancione a giallo. Nel 1990, ricercatori di Novosibirsk, Russia, pubblicarono il loro lavoro sul gradiente di temperature di crescita di diamanti sintetici in presse multi-incudine a due stadi su scala relativamente piccola, utilizzate come sistema "sfera divisa" o "BARS".
Anni ’90: Presenza registrata nella gioielleria
Nei primi anni '90, la produzione di diamanti sintetici CVD in India iniziò a crescere.
Nel 1990, la produzione indiana di diamanti sintetici era di circa 100.000 carati, saliti a circa 200.000 carati in 10 anni.
All'inizio degli anni '90, i ricercatori compresero il ruolo dell'idrogeno atomico nella crescita dei diamanti con sistema CVD.
L'idrogeno atomico si aggiungeva ai siti nudi sulla superficie del substrato, formando una barriera contro la crescita della grafite.
I radicali liberi di idrocarburi, invece, potevano reagire con la superficie idrogenata per formare legami carbonio-carbonio, che erano i blocchi di costruzione del diamante.
Questi risultati portarono allo sviluppo di nuovi metodi per la crescita di diamanti con sistema CVD, producendo diamanti di dimensioni e qualità sempre maggiori.
Nel 1991, De Beers produsse un diamante industriale monocristallino HPHT di buona qualità da 14,2 carati, aprendo una nuova fase di sviluppo tecnologico.
Nel 1992, Apollo Diamond Inc., società nata due anni prima, con sede a Boston, Massachusetts, prese a produrre wafer e cristalli di diamante a cristallo singolo quasi impeccabili per un potenziale utilizzo nei mercati dell'optoelettronica, della nanotecnologia e delle gemme di consumo, utilizzando la deposizione chimica in fase vapore (CVD) per la produzione dei cristalli di diamante sintetico delle dimensioni di una gemma.
Anni dopo, nel 2011, molte attività di Apollo Diamond furono acquisite da Scio Diamond Technology Corporation, che dichiarò di utilizzare la tecnologia nel suo stabilimento nella Carolina del Sud.
Sempre nel 1992, fu sviluppato il primo strumento di De Beers, DiamondSure I, seguito rapidamente da DiamondView I.
I modelli di fluorescenza eccitata dai raggi ultravioletti esibiti dai diamanti sintetici erano piuttosto caratteristici e quindi potevano essere utilizzati per identificarli positivamente.
DiamondView generava rapidamente questi modelli di fluorescenza, prodotti da concentrazioni differenziali di impurità tra i settori di crescita e le bande di crescita, e ne forniva immagini chiare. Nello stesso anno uscì anche un'altra macchina per la separazione dei diamanti sintetici: DiamondView nel 1992, le scoperte nella tecnologia di deposizione chimica in fase vapore aprirono la prospettiva di sintetizzare pellicole di diamante e resero possibili nuove aree di applicazione come la copertura di altri materiali.
Nel 1996, De Beers pubblicò strumenti per identificare i diamanti sintetici, poiché diventavano sempre più simili alle pietre estratte.
Alla fine degli anni '90, i diamanti artificiali iniziarono ad apparire sugli scaffali dei negozi, accolti come un prodotto nuovo, curioso a volte osteggiato a volte osannato.
2000-2010: Nuovo slancio
Agli inizi del 2000, l’emergenza della deposizione chimica in fase vapore (CVD) come metodo per produrre diamanti sintetici e l’introduzione, su più larga scala, dei diamanti sintetici nel mercato della gioielleria con aziende come Apollo Diamond e Gemesis si fecero notare nel reame dei preziosi.
La primissima rivoluzione nella produzione dei diamanti avvenne proprio intorno a questo periodo, quando un gruppo di sviluppatori israeliani si rese conto che quando le caratteristiche del diamante (forma, dimensione, colore, ecc.) erano semplicemente pensate come dati, un sistema di automazione programmabile (Intelligenza Artificiale) poteva subentrare nelle decisioni di produzione.
Alcuni dei modi in cui l'analisi basata sull'intelligenza artificiale avvantaggia l'industria dei diamanti sono:
- Incremento delle vendite
- Miglioramento dei servizi ai clienti
- Ottimizzazione del processo produttivo
- Miglioramento dell'efficienza dei processi
- Massimizzazione del profitto
Nel 2003, GE vendette la sua unità di superabrasivi a una società di private equity. Nel 2007, la svedese Sandvik acquisì l'unità di superabrasivi.
Tra il 2003 e il 2008, solo il 7% dei sintetici CVD "quasi incolori" presentava una fluorescenza misurabile (da debole a molto debole); il resto aveva "nessuna".
Questo tasso di campioni fluorescenti è molto più basso rispetto a quello osservato tra i diamanti naturali.
Mosè et al. (1997) riportarono che il 35% dei diamanti naturali nella stessa gamma di colori "quasi incolori" avevano una fluorescenza rilevabile e che il 99% delle reazioni di fluorescenza erano blu a causa del difetto ottico N3.
Al contrario, la piccola percentuale di diamanti sintetici CVD con fluorescenza rilevabile emetteva colori arancione, verde e giallo.
Ulteriori indagini rivelano che solo i beni pre-commerciali (2003-2008) mostravano una fluorescenza arancione, mentre alcune pietre del 2010 e del 2012 mostravano una fluorescenza gialla e verde.
La fluorescenza dal giallo all'arancione è attribuita principalmente ai centri NV, mentre la fluorescenza verde al difetto H3.
Nel 2008, il GIA iniziò a pubblicare i suoi certificati per i diamanti sintetici (GIA Synthetic Diamond Report, poi modificato nel 2014).
A partire dallo stesso anno, i diamanti sintetici CVD di colore e qualità migliorati entrarono in una produzione commerciale limitata, sebbene il laboratorio del GIA ricevesse ancora solo una piccola quantità , sia divulgata che non divulgata, dal commercio.
Dei campioni CVD esaminati, il 75% risale al 2013 o successivamente. Sempre nel 2008, viene fondata la prima azienda di diamanti coltivati in laboratorio in India, Gemesis.
Tra il 2008 e il 2016, il colore dei diamanti sintetici HPHT analizzati dal GIA è cambiato notevolmente: nei primi anni, i campioni giallo-arancio, gialli e giallo-arancio costituivano la stragrande maggioranza, mentre oggi sono molto più diffusi i campioni incolori e blu.
Le gemme HPHT si stanno facendo strada sia nel mercato dei diamanti grandi, con esemplari talora superiori a 10 carati, sia in quello delle taglie melee incolore, dove i piccoli cristalli sintetici HPHT vengono prodotti in serie in Cina.
I sintetici HPHT possono essere identificati dai loro caratteristici modelli di fluorescenza.
Tra il 2010 e il 2019, la produzione di diamanti industriali da laboratorio prodotti in Cina (la maggior industria del mondo) superò e si stabilizzò intorno ai 1000 milioni di carati annuali (quelli naturali sono meno di 100 milioni di carati annuali), con un prezzo medio di 0,05-0,07 dollari per carato.
2011-2017: L’automatizzazione
La produzione di gemme artificiali si espande e si dilata, e così i suoi utilizzi.
Vista l'ampiata offerta, gli impulsi di sviluppi tecnologici accelerati dalla connettività più veloce che in precedenza, aumenta anche la richiesta di pietre sintetiche.
I processi di pianificazione, gia’ da anni computerizzati, si muovono anche nella direzione del taglio, con macchinari che possono sfaccettare in maniera rapida e meccanica gemme di vario tipo, inclusi diamanti sinteitici.
La rendita sulle pietre grezze è ancora troppo bassa (circa il 25% della pietra originale) per poterle utilizzare su materiale prezioso, ma l’avvento di tali dispositivi, oggi combinato con l’intelligenza artificiale è destinato a soppiantare molti dei processi svolti dal personale lapidario.
Nuove giocatori appaiono nel campo della produzione.
Anche nella gioielleria, l’impatto e’ notevole, soprattutto per quel che riguarda la graduale me inesorabile caduta dei prezzi.
La Diamond Foundry, con sede a San Francisco, si distinse sin dai suoi inizi nel settore dei diamanti coltivati, offrendo gemme di qualità paragonabile a quelle naturali ma con il proposito di ridurre l’impatto ecologico, inferiore, secondo i propri promotore, rispetto a quello collegato al recupero di cristalli naturali, grazie all'assenza dei grandi scavi necessari per estrarre le pietre naturali.
Fondata nel 2012 da Martin Roscheisen e Jeremy Scholz, l'azienda attirò investimenti per circa 315 milioni di dollari da parte di finanziatori illustri come Fidelity Investments, Sun Microsystems Inc. e Leonardo Di Caprio.
Utilizzando il metodo della deposizione chimica in fase vapore (CVD), Diamond Foundry riuscì a produrre diamanti quasi indistinguibili da quelli naturali, evitando (o così veniva dichiarato) al contempo gli impatti ambientali negativi legati all'estrazione di diamanti.
Altri attori rilevanti nel mercato dei diamanti sintetici includono Element Six, Diamond Applied Inc., Scio Diamond Technology Corp., Tomei Diamond Co. Ltd., Pure Grown Diamonds, New Diamond Technology, Washington Diamonds Corp., CENTAURUS Diamond Technologies Inc., e Crystallume.
Secondo Bain & Company, nel 2012, il mercato dei diamanti coltivati in laboratorio raggiunse a malapena il miliardo di dollari.
Nello stesso frangente temporale, Pure Grown Diamonds venne fondata negli Stati Uniti e apre un laboratorio in India.
In maggio, l'Istituto Gemmologico Internazionale (IGI) emise un avviso commerciale all'India sull'enorme volume di diamanti sintetici incolori da classificare nei suoi laboratori di Anversa e Mumbai negli ultimi tempi.
In questo periodo, il centro di taglio di Surat cominciò a vedere un forte aumento dei diamanti sintetici tagliati rispetto a quello stagnante delle pietre naturali.
Nel 2012/13, secondo bain.com, i sondaggi condotti nel 2013 confermarono che la percezione dei consumatori cambiò poco rispetto al 2012.
Ad esempio, una percentuale significativa di gioiellieri intervistati per uno studio riferì che i loro clienti paragonavano l'acquisto di diamanti sintetici all'acquisto di un dipinto falso.
Dagli studi emerse anche che i clienti non si sentivano a proprio agio nel proporre un anello la cui scatola identificasse chiaramente l'origine sintetica della pietra al suo interno.
Nel 2014, la compagnia cinese Sino Crystals iniziò a vendere diamanti sintetici CVD, solo circa 10.000 carati mensili, di piccole dimensioni (melee) di 1-2 mm di grandezza, di tipo IIa al prezzo di $60 per carato.
Nel 2015, le fabbriche che producevano lo stesso tipo di cristalli aperte, sempre in Cina, diventarono 10.
Nel 2016, la produzione annuale passò a 200.000 carati (mirando a rilasciarne oltre 2 milioni per il 2023) con un prezzo medio di $15 per carato attraverso i centri di Huanghe, Zhingnan e, appunto, Sino Crystals e le compagnie, sorte intorno a Shanghai, Ningbo e Xi’an di Zhengshi, Crysdiam e C-Star.
Sempre in questo stesso anno, Algordanza, un'impresa di pompe funebri particolare con sede nella graziosa cittadina di Domat/Ems, nella Svizzera occidentale, sviluppò diamanti sintetici dai resti umani.
Algordanza – che nella lingua romancia locale significa “ricordo” – è uno dei leader nella produzione dei cosiddetti “diamanti della memoria”.
Se hai voglia di un sonno eterno e dissanguato, Algordanza metterà al tuo servizio le ultime tecnologie per convertire le tue ceneri in un diamante sintetico.
Algordanza ha venduto quasi 1.000 gemme corporee nel 2016.
Algordanza afferma inoltre di essere l'unica azienda del suo genere che gestisce un proprio laboratorio di coltivazione di diamanti per le creme, uno dei due al mondo (l'altro è in Russia).
Al contempo la richiesta di pietre artificiali si stava espandendo e, parallelamente, anche la ricerca di metodi per produrle.
Sempre nel 2014, sono apparse forme differenti per queste pietre artificiali, adatte ad usi in vari campi scientifici e non.
Gemme di alta qualità e sagomate come dischi, 3D, sfere cave, ecc., divennero i prodotti forniti da Fraunhofer IAF, creati per rispondere alle esigenze di molteplici settori industriali.
Le loro proprietà uniche li rendono adatti a svariate applicazioni, dalle lenti in laser ad alta energia ai rilevatori di raggi X ai bisturi in oftalmologia.
La loro durezza, conducibilità termica e trasparenza spettrale li rendono ideali anche per tagliare l'acciaio, perforare la terra, monitorare la qualità dell'acqua e sviluppare sensori bio-elettrochimici.
La produzione avviene tramite deposizione chimica del vapore/CVD assistita da plasma, con tempi variabili (da un'ora per strati sottili a 50 ore per le sfere cave).
Queste ultime, grazie alla loro perfezione sferica, potrebbero giocare un ruolo chiave nella futura produzione di energia tramite fusione nucleare.
Nel 2015, la New Diamond Technology presentò una pietra quadrata taglio smeraldo da 10,02 carati, considerata il più grande diamante sintetico incolore fino ad oggi.
Una nuova caratteristica interessante, riscontrata nel 2015, fu una fluorescenza arancione bluastra debole-media e una fosforescenza sotto una lampada SWUV.
Questo fenomeno era presente anche quando i campioni venivano esposti a una forte luce bianca LED.
Il sistema DaVinci di Synova fu il primo strumento automatizzato sul mercato in grado di produrre tutte le 57 sfaccettature di un diamante rotondo brillante in un unico processo.
L'utente doveva eseguire solo una fase finale di lucidatura per rifinire la pietra.
La macchina, attualmente destinata a pietre grezze da 0,50 a 10 carati, offriva ai produttori una maggiore flessibilità per adattare i loro livelli di produzione alle esigenze aziendali, come la domanda stagionale, ha spiegato Synova.
Forniva inoltre una migliore simmetria e una resa lucida più elevata e più prevedibile e utilizzava la tecnologia a getto d'acqua per ridurre il rischio di rottura del diamante, ha affermato la società .
Si basava sulla macchina da taglio DCS 50 esistente.
De Beers acquistò una partecipazione del 33% in Synova nel 2015, impegnandosi a collaborare con l'azienda per sviluppare una soluzione di taglio e sagomatura completamente automatizzata.
Il minatore rese disponibili i diamanti per alcuni test della macchina.
Sempre nel 2015, fu istituito in Cina, il Guangzhou Diamond Exchange (GZDE) che diventò l’unica piattaforma di trading di diamanti sia naturali che cresciuti in laboratorio fino ad oggi.
Il GZDE firmò un accordo di cooperazione strategica con i principali fornitori di sintetici della Cina per sviluppare e promuovere questi cristalli sia nel paese che all’estero.
Simultaneamente, la New Diamond Technology (NDT) di San Pietroburgo, Russia, sperimentò con successo la produzione di un cristallo di diamante incolore da 32,26 carati.
Questo risultato precedette il record del luglio del 2015, quando NDT formò un diamante coltivato ad alta pressione e alta temperatura (HPHT) da 60 carati, stabilendo il primato per il più grande cristallo di diamante coltivato in laboratorio.
Durante la visita dell'esperto gemmologo Branko Deljanin presso lo stabilimento NDT, ebbe l'opportunità di esaminare il diamante sintetico.
Infine, la IIa Technologies apre un laboratorio a Singapore per produrre diamanti coltivati in laboratorio.
Nel secondo trimestre del 2016, il prezzo medio online per un F–H, purezza VS 1,5 ct. il diamante rotondo coltivato in laboratorio costava $10.300.
Nel 2017, un coltivatore di diamanti elencò i suoi prodotti a 55 sotto il Rap (la percentuale di sconto sul prezzo per carato dei diamanti sul listino prezzi Rapaport).
Due anni dopo, tali pietre andavano per 85 “sotto”.
A partire dal 2020, esse arrivarono addirittura a 90.
Nei primi anni del millennio, una aveva un costo anche del 25% superiore rispetto al diamante naturale.
All'epoca, i diamanti creati in laboratorio costavano il 23% in più rispetto a diamanti veri simili.
Entro la fine dell’anno, i prezzi delle pietre sintetiche al dettaglio erano calati del 35% e quindi diventando meno costoso di quelle naturali.
Secondo i rapporti di Bain & Company, in questo stesso anno, la quota di mercato dei diamanti sintetici era di 2,5 miliardi di dollari.
Al contempo, le esportazioni indiane di diamanti coltivati in laboratorio aumentano vertiginosamente, da 197,9 milioni di dollari nel 2017 a 1,72 miliardi di dollari nel 2022.
Intanto, l’artista olandese Daan Roosegaarde teorizzò che lo smog potesse essere trasformato in diamanti attraverso la costruzione di una grande torre-depuratore.
I suoi progetti si basavano sulle osservazioni dell'inquinamento atmosferico di Pechino, la capitale della Cina.
Il suo progetto non ha ancora visto la luce del giorno.
2018-2019: Il contrasto naturale-artificiale si espande
Nonostante l’opposizione di molt istituzionali, i diamanti sintetici vedono un tale aumento di produzione e vendita che quelli naturali si vedono minacciati da questa accresciuta disponibilità .
Consumatori nei mercati asiatici (soprattutto India e Cina) trovano queste gemme interessanti, anche perche’ il divario di prezzo con i loro cugini cresciuti sotto terra si fa sempre più evidente.
Anche le nuove generazioni non sembrano sgradire la possibilità di Si inasprisce il dibattito ambientale: sono più nocive le miniere o le fabbriche mangia-energia?
Come spesso accade, entrambe le fazioni coinvolte spesso non citano fatti reali e studi rigorosi ma si appellano a reazioni emotive.
Termini come “sostenibilità ” e “tracciabilità ” vengono utilizzato come slogan commerciali di qualsiasi prodotto commerciale, indipendentemente dalle loro effettive caratteristiche.
Ancora una volta, grandi firme, corporazione e loro accoliti cercano di formare le menti, creando delle tendenze invece che rispondere a quelle che si formano dalle esigenze della gente.
A fare una breve apparizione, in questo anno piuttosto caotico, ci fu la comunità scientifica italiana in una sua collaborazione con un gruppo noramericano.
Shane Eaton, giovane talento canadese, guidò il team di ricerca dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR (IFN-CNR) presso il Politecnico di Milano, lavorando sulla trasformazione del diamante in un supercomputer italiano.
Utilizzando diamanti sintetici, il team creò circuiti ottici all'interno del diamante attraverso l'uso del laser, sfruttando difetti speciali come bit quantistici.
Questi quBit, diversi dai bit tradizionali, permisero calcoli ultraveloci e furono utilizzati come sensori ultrasensibili per campi magnetici con risoluzione nanometrica.
Il team, composto da Shane Eaton, Roberta Ramponi e altri, fece progressi significativi nella realizzazione di un computer quantistico.
La successiva sfida fu lo sviluppo di un linguaggio di programmazione adatto.
Il loro obiettivo ambizioso includeva la creazione di una rete 3D di quBit in uno stesso diamante.
Eaton ottimista riguardo alle potenzialità di questa ricerca in Italia, sottolineò la necessità di ulteriori finanziamenti.
Entro pochi anni, prevedevano di sviluppare una nuova risonanza magnetica con quBit, che avrebbe potuto rivoluzionare l'analisi molecolare.
Dall’altra parte dell’oceano, la FTC o Federal Trade Commission degli Stati Uniti approvò una revisione sostanziale delle sue Linee Guida per i Gioielli, fornendo indicazioni chiare su come etichettare e promuovere i diamanti sintetici o prodotti in laboratorio.
L'aggiornamento incluse un cambiamento nelle definizioni e nei termini raccomandati per evitare confusione tra diamanti naturali e sintetici.
Ecco un riassunto delle principali modifiche apportate:
Definizione di "Diamante": La FTC ampliò la definizione di "diamante" per includere sia i diamanti naturali che quelli sintetici.
In questo modo, entrambi poterono essere chiamati semplicemente "diamanti" senza dover aggiungere un qualificatore come "sintetico".
Termini Raccomandati: Nonostante l'ampliamento della definizione, la FTC raccomandò l'uso di termini quali "diamante sintetico", "diamante creato in laboratorio" o "diamante prodotto in laboratorio" per chiarire la provenienza del diamante.
Questo avrebbe aiutato i consumatori a comprendere se un diamante era naturale o sintetico.
Etichettatura e Promozione: La FTC enfatizzò l'importanza di un'etichettatura chiara e accurata nei materiali pubblicitari e nelle vendite al dettaglio.
Gli annunci dovevano evitare dichiarazioni che potessero indurre in errore i consumatori sulla natura del diamante.
Queste modifiche furono finalizzate a garantire che i consumatori ricevettero informazioni trasparenti e accurate quando acquistarono diamanti, considerando l'aumento della produzione e della commercializzazione di diamanti sintetici.
Uno degli eventi più significativi riguardò Lightbox, il marchio di diamanti coltivati in laboratorio lanciato dal gruppo De Beers nel 2018.
Questi diamanti furono prodotti nelle dimensioni di un quarto di carato, mezzo carato e carato intero, nei colori incolore, rosa e blu, e furono uniformemente prezzati a $800 al carato.
Le frazioni di peso, a differenza dei diamanti naturali, venivano calcolate in maniera aritmetica (1 carato = $800, mezzo carato = $400 e cosi’ via), separando di fatto il sistema aplicato alle gemme sintetiche, rispetto a quelle naturali, il cui costo cresce in maniera pseudo-geometrica.
La crescita dei diamanti Lightbox avvenne utilizzando il processo di deposizione chimica da vapore (CVD), rendendoli di tipo IIa senza azoto rilevabile.
Tuttavia, poiché i diamanti sintetici dell'azienda non furono certificati, non fu possibile determinare esattamente il colore e la purezza della pietra.
Nel 2018, Giovanni Daems, di Kessel, Belgio, sviluppò una macchina di inserimento di diamanti completamente automatica.
Ciò significava che i diamanti potevano essere inseriti nei gioielli 15-20 volte più velocemente rispetto al lavoro manuale.
L'attrezzatura fu esibita per la prima volta alla China International Import Expo.
La società di Daems aveva già sviluppato vari attrezzi che automatizzavano processi nell'industria dei diamanti e dei gioielli, come attrezzature di selezione, attrezzature di lucidatura e controllo qualità automatico.
La macchina di inserimento fu la sua ultima innovazione.
Ogni pietra inserita dalla macchina di inserimento fu accurata al 100% e fu della stessa qualità di qualsiasi pietra inserita a mano.
La tecnologia avanzata di fresatura e perforazione a 5 assi garantì livelli infallibili di ripetibilità , precisione e coerenza durante l'intero processo.
Daems produsse anche:
- Una macchina automatica di selezione dei diamanti
- Una tecnologia avanzata di fresatura e perforazione a 5 assi garantì livelli infallibili di ripetibilità , precisione e coerenza durante l'intero processo
- Un dispositivo di incisione automatica
- Tecnologia di lucidatura completamente automatizzata
Nel 2019, il Natural Diamond Council lanciò il programma ASSURE per la prima volta, offrendo approfondimenti affidabili e approvati da terze parti sulle prestazioni relative degli strumenti di verifica dei diamanti disponibili sul mercato.
Nel 2021, questa iniziativa fu aggiornata, con un aumento dei test e delle macchine per la separazione dei diamanti sintetici da quelli naturali (e talvolta dalle loro imitazioni), l'obiettivo del progetto iniziale.
2020 – Il Mondo si chiude
Il 2020 fu segnato da una implosione di commerci e viaggi a causa delle restrizioni che gli stati (molti all’unisono) decisero di imporre sui propri cittadini.
Fino al giugno dello stesso anno, in particolare le nazioni cosiddette sviluppate (Canada, Usa, EU, Australia, Nuova Zelanda) ecc. furono colpite da una serie di provvedimenti che congelarono ogni attività commerciale pr mesi.
Anche dopo la parziale riapertura, le restrizioni di movimento di beni e persone rimasero forti.
Questo diede un enorme impulso al mondo digitale, con l’esplosione di iniziative in rete di ogni tipo, incluse le vendite di preziosi.
In questo scenario, i diamanti naturali ricevettero la prima grande batosta, com prezzi che crollarono di colpo (dal 5% al 9%, o più).
Questa debacle non venne rappresentata dai listini di Rapaport che sperimento una forte crisi di credibilità .
Tale fu il contraccolpo di fiducia che l’importante rapporto tipicamente rilasciato in cadenze settimanali, dovette chiudere (tra fine marzo e inizio maggio) per varie settimane ed alla sua ricomparsa si presentò in una nuova veste mensile.
Il titolare del sito attribuì la cris alla mancanza di liquidità che comunque, in parte, ebbe certmente il suo peso in un sistema dove la speculazione prevale in maniera pesante sui valori dei beni concreti veri e propri.
Nei primi mesi dell’anno, uno studio condotto dall'Università di Stanford e dal Laboratorio Nazionale di Acceleratori SLAC rivelò una tecnica innovativa per sintetizzare diamanti puri da una molecola di idrogeno e carbonio presente nel petrolio grezzo e nel gas naturale.
Pubblicato il 21 febbraio 2020 su Science Advances, lo studio ha dimostrato come, attraverso un controllo preciso di calore e pressione, fosse possibile ottenere diamanti da una sostanza presente nei combustibili fossili.
A differenza delle tecniche tradizionali, questa metodologia cercava una "via pulita" senza l'uso di catalizzatori che potessero compromettere la qualità del prodotto finale.
Questa scoperta potrebbe avere applicazioni significative nei settori come la medicina, l'industria, la tecnologia quantistica e il rilevamento biologico.
Con Fenix, la temperatura della gemma non superava i 35 gradi Celsius.
Il Consiglio Mondiale dei Diamanti (WTOCD) svilupp ò la macchina da taglio automatica su richiesta dei commercianti di diamanti ad Anversa.
Il robot Fenix aveva un talento senza pari nel tagliare diamanti grezzi.
Inoltre, rendeva possibili molti altri tagli, come rotondo, pera, marchesa o ovale.
Forme fantasiose precedentemente impensabili erano ora un'opzione.
Ciò permise di aprire molte possibilità per nuove tendenze e personalizzazione di gioielli con diamanti.
L'attrezzatura e il software del robot da taglio Fenix potevano gestire una varietà di compiti, come la pianificazione e la preparazione del lavoro, la forma e l'orientamento per il taglio del diamante grezzo, l'identificazione di eventuali inclusioni e la valutazione delle opzioni.
La produzione mondiale di diamanti sintetici CVD (di qualità gemma) fu di circa 1,8 milioni di carati.
Di questi, l'India ne produsse 600.000, gli Stati Uniti 500.000, la Cina 200.000, mentre un pugno di altri paesi fu responsabile dei restanti 300.000 carati.
In questo anno, venne lanciato il sistema di taglio Luminous AI, dotato di avanzati algoritmi di intelligenza artificiale per una migliore analisi dei diamanti grezzi e ottimizzazione della resa.
2021 – La rete viene promossa, gli spostamenti si complicano
Il 2021 fu un anno carico di eventi. Non mancarono le novità anche nel campo dei preziosi.
In questi 12 mesi, il prezzo di un diamante coltivato in laboratorio, di 1 carato, colore D, purezza VS2, taglio ideale, scese (secondo alcuni produttori) a 3.975 dollari, rispetto ai 9.950 dollari del 2020.
Ciò rappresentò un calo di quasi i due terzi.
Gli spostamenti tra gli stati furono particolarmente complicati, con alcune nazioni che richiedevano certificati medici, codici speciali per entrare, mentre altre erano completamente chiuse al mondo esterno.
Anche i beni di ogni tipo girarono con difficoltà con prezzi di spedizione che, per un certo periodo, crebbero a dismisura.
Con matrimoni in calo un po’ ovunque, ancheil futuro dei diamanti naturali ricevette varie scosse di assestamento.
Tuttavia le molti cittadini, non potendosi muovere da casa (o con molti disagi) talvolta indirizzarono le finanze non utilizzate nelle perdute vacanze verso il modo dei preziosi.
Allo stesso tempo, le pietre sintetiche continuarono nella loro discesa di prezzi.
Il mercato globale dei diamanti sintetici (HPHT e CVD) è stato valutato intorno a 14 miliardi di dollari, in aumento dell'8% rispetto al 2020.
Circa il 40% è stato attribuito a HPHT e il 60% a CVD.
Questi dati sono confrontabili con quelli del mercato globale dei gioielli di diamanti, che vale circa 80 miliardi di dollari.
La produzione CVD era salita a 8 milioni di carati di materiale di qualità gemma, e la tendenza era destinata a continuare a procedere ininterrotta.
Cina, India e Stati Uniti continuarono ad essere i maggiori produttori mondiali di di questi cristalli sintetici.
Anche nel reame della tecnologia si assistette ad alcune innovazioni.
Venne introdotto il Sarine eGrading, il primo sistema commerciale di valutazione e programmazione dei diamanti basato sull'intelligenza artificiale.
Utilizzava la visione e algoritmi IA per analizzare i diamanti grezzi e determinare il piano di taglio ottimale per massimizzare la resa e la qualità .
Il programma eGrading ha eliminato la necessità di inviare diamanti a un laboratorio, eliminando così i costi di valutazione e assicurazione di terzi e risparmiando tempo e manodopera.
Il sistema ha accelerato il processo e ha potuto facilmente inviare richieste di valutazione su larga scala.
E poiché i suoi parametri andavano oltre le 4C, eGrading significava che gli acquirenti potevano procurarsi pietre più specifiche, rendendo la catena di approvvigionamento più efficiente.
Secondo il Guinness World Records, il diamante sintetico non tagliato più grande mai registrato, fino ad allora, aveva pesato 150,42 carati.
È stato creato da Meylor Global LLP (Regno Unito) e Dr. Andrey Katrusha (Ucraina) a Kiev, Ucraina, nel 2021 utilizzando metodi non divulgati.
Il diamante finito misurava 28,55 x 28,25 x 22,53 mm.
Precedentemente, il diamante coltivato in laboratorio più grande del mondo era di 30,18 ct, coltivato dalla società Ethereal Green Diamond in India.
Presso l'Università di Warwick e altre istituzioni in tutto il mondo, i ricercatori crearono una catena di approvvigionamento di diamanti sintetici per contribuire allo sviluppo di nuove tecnologie, nonché a sviluppare un quadro per l'adozione responsabile dell'intelligenza artificiale nel settore dei servizi finanziari, in progetti che li hanno visti collaborare strettamente con imprese e industria.
Le ricerche di questo periodo suggerirono che, sebbene tutte le particelle atomiche siano soggette alle leggi della meccanica quantistica, la loro osservazione è spesso limitata dalla brevità dei loro stati quantici, a meno che non si trovino in condizioni estreme.
Tuttavia, il diamante, grazie alla sua robusta struttura cristallina, mantiene gli stati quantistici anche a temperatura ambiente per millisecondi.
Questa gemma continua a essere uno dei materiali più versatili sulla Terra, con applicazioni nei campi termico, ottico, di rilevamento, elettrochimico e quantistico.
Negli ultimi 15 anni, la coltivazione di diamanti artificiali ha permesso di sfruttare queste proprietà per applicazioni rivoluzionarie nel biosensing, nella magnetometria e nell'informatica quantistica.
I diamanti contengono centri di azoto vacanti (NV) che, a causa della rigidità della matrice, conservarono il loro spin quantistico.
Questi centri NV, sensibili alla radiazione elettromagnetica e ai campi magnetici, furono utilizzati come sensori.
La loro capacità di fluorescenza li rese ideali per il rilevamento di virus e cellule tumorali, con una sensibilità notevolmente superiore alle tecniche attuali.
Inoltre, i centri NV poterono trovare applicazioni nell'informatica quantistica, offrendo un'alternativa a basse temperature per la creazione di qubit nei computer quantistici.
Proprio nbel 2021, un team di ricerca dell’ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optics presso l’Università di Tecnologia di Sydney sviluppò un nuovo metodo di mascheratura dura che utilizzò uno strato sottile di tungsteno metallico per modellare la nanostruttura del diamante, consentendo la creazione di cavità di cristalli fotonici unidimensionali.
Inoltre, il team dimostrò la crescita di una struttura di diamante a singolo cristallo da un materiale policristallino utilizzando un approccio dal basso verso l’alto.
Pandora, una delle più grosse case di gioielleria del mondo (specialmente per i giovani) annunciò un cambiamento importante: decise di non utilizzare più diamanti estratti nei suoi prodotti.
La società con sede a Copenaghen affermò che si stava invece spostando verso l’uso di diamanti creati in laboratorio, che avevano le stesse “caratteristiche ottiche, chimiche, termiche e fisiche”.
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2022 – un mercato che cerca di riprendersi tra guerre e crisi
Il 2022 si presentò con un accenno di riapertura da parte di molte nazioni, con spostamenti ancora afflitti da restrizioni di varia severità , soprattutto in alcuni mercati principali (USA, Cina ed in parte Europa).
Le economie, anche alle prese con forti spinte inflattive, guidate da classi di politici ormai avvezze alla propria impunita sia penale che elettorale, continuarono a contrarsi o a mostrare, in generale, limitate reazioni di espansione.
Debiti pubblici in ascesa, con classi meno privilegiate in acque ancora più cattive, portarono ad un andamento fluttuante dei prezzi dei diamanti naturali, soprattutto di certe carature.
L’inizio del conflitto tra Russia e Ucraina, la conseguente divisione della popolazione per uno o l’altro lato - in chiara dimenticanza del fatto che tutte le guerre sono promosse da governi e i loro eserciti, fatti di soldati e di gioralisti, a scapito della gente comune, di qualsivoglia nazionalità , russa, ucraina, palestinese, israelita, irachena, afgana, o birmana che sia – portò ulteriore aggravio alle casse di molti stati (soprattutto in nord America ed in Europa).
Agli aumenti dei prezzi di carburante ed energia, padri di ulteriori folate d’inflazione, si aggiunse anche il tentativo dichiarato, più o meno sincero, di rimozione dal mercato dei diamanti siberiani (che comunque rientrarono nel mercato attraverso altri canali, così come il carburante).
Tali politiche diedero ulteriore impulso alle pietre cresciute artificialmente, con i loro prezzi che continuarono sulla linea del ribasso.
Nel 2022, le vendite globali di queste gemme coltivate in laboratorio hanno raggiunto i 12 miliardi di dollari (mentre i diamanti naturali valevano 89 miliardi di dollari, secondo i dati di Bain & Company), registrando un aumento del 25% rispetto all'anno precedente.
A aprile 2022, CNN Business ha riportato che gli anelli di fidanzamento con diamanti sintetici o coltivati in laboratorio sono aumentati del 63% rispetto all'anno precedente, mentre il numero di anelli di fidanzamento venduti con un diamante naturale è diminuito del 25% nello stesso periodo. Intorno al 2016, il prezzo dei diamanti sintetici (ad esempio, le pietre da 1 carato) ha iniziato a diminuire "ripidamente" di circa il 30% in un anno, diventando significativamente inferiore a quello dei diamanti estratti.
Nel 2017, i diamanti sintetici venduti come gioielli sono stati generalmente ceduti con uno sconto del 15-20% rispetto agli equivalenti naturali; si prevedeva che il prezzo relativo sarebbe diminuito ulteriormente con il miglioramento dell'economia della produzione.
Signet ha iniziato a promuovere gioielli contenenti diamanti sintetici, mentre Pandora ha lanciato la sua nuova linea di diamanti coltivati in laboratorio negli Stati Uniti.
2023 – prezzi che crollano, l’incertezza prevale
Nel 2023, i diamanti sintetici continuarono ad avere un prezzo di sconto uguale o superior al 90% a quelli mostrati per le pietre naturali sul listino Rapaport.
Visto il continuo aumento di tale sconto, durante l’anno Alan Cohen, vicepresidente delle vendite di Shinebright USA, decise di intraprendere una mossa commerciale provocatoria, offrendo diamanti sintetici al "100% di sconto" (la prima pietra, che Comunque doveva essere acquistata in congiunto con un’altra adeguatamente prezzata).
Tale idea era nata come uno scherzo per contrastare la svalutazione del prodotto (I diamanti coltivati) nel mercato e attirare l'attenzione globale e generare nuovi affari.
Una notizia di spicco fu quella relativa alla M7D Corporation, operante come WD (Washington Diamonds) Lab Grown Diamonds, che dichiarò bancarotta (di tipo “Chapter 7” in terminologia locale) nella seconda parte dell’anno, indicando passività per 44,8 milioni di dollari, secondo i documenti presentati al tribunale fallimentare degli Stati Uniti per il distretto del Delaware.
La società , con sede a Washington e di proprietà di Huron Capital, stimò di avere oltre 100 creditori.
La compagnia indicò che dopo il pagamento delle spese amministrative, non vrebbe avuto fondi disponibili per i creditori.
WD Lab Grown Diamonds era nota per la produzione di diamanti sintetici CVD dal 2008 e aveva affrontato controversie legali sui brevetti nel corso degli anni.
Sul fronte della lucidatura meccanizzata, importanti produttori di utensili per il taglio di diamanti come D.B.A. Tools e Henrich Löwenstein iniziarono a promuovere modelli integrati di intelligenza artificiale (IA), offrendo funzionalità aggiuntive rispetto al passato, come il posizionamento automatico del diamante grezzo e parametri di taglio adattivi.
Quando il Primo Ministro Narendra Modi visitò la Casa Bianca in estate, regalò alla first lady Jill Biden, moglie del presidente degli Stati Uniti, un diamante coltivato in laboratorio da 7,5 carati dell'azienda Greenlab con sede a Surat.
L'azienda aveva fatto la transizione dai diamanti naturali a quelli coltivati in laboratorio nel 2019.
I principali attori nel mercato dei diamanti sintetici includono:
- Element Six
- Applied Diamond Inc.
- Diamond Foundry
- Scio Diamond Technology Corp.
- Tomei Diamond Co. Ltd.
- Pure Grown Diamonds
- New Diamond Technology
- Washington Diamonds Corp.
- CENTAURUS Diamond Technologies Inc.
- Crystallume
Nel Bilancio dell’Unione 2023-2024, il Ministero delle Finanze di Nuova Delhi ha posto particolare enfasi sui diamanti coltivati.
Il bilancio mira ad aumentare la produzione di pietre coltivate in India riducendo i dazi doganali di base sulle sementi utilizzate nella loro produzione.
Il dazio venne ridotto dal 5% a zero.
I diamanti artificiali hanno iniziato ad essere usati anche negli amplificatori per reti quantistiche.
Nel aprile 2023, Amazon utilizzò diamanti sintetici nella sua rete AWS.
AmLa compagnia made in USA strinse una nuova collaborazione di ricerca con una divisione di De Beers Group per sviluppare diamanti artificiali specificamente per reti quantistiche.
Anche IBM, coinvolta nella ricerca sulla computazione quantistica da tempo, continuò la produzione di superconduttori, registrando progressi costanti nell'aumento del numero di qubit che potevano essere inseriti in un chip.
Ad esempio, nel 2021, IBM aveva presentato processori con 127 qubit. Nel 2022, aveva debuttato con Osprey, un CPU da 433 qubit per poi rilasciarne uno 1.121 qubit chiamato Condor nel 2023.
Sempre nel 2023, è stato raggiunto un risultato rivoluzionario con la creazione del primo composito di diamante stampato in 3D al mondo, che presentava una struttura impeccabile e caratteristiche ineguagliabili.
Questa innovazione apre possibilità senza precedenti, inaugurando un nuovo capitolo nell'utilizzo di questo straordinario materiale.
Le ultime tecnologie già basate su applicazioni dei diamanti sintetici nel campo dell’intelligenza artificiale:
Ringo: il primo strumento di selezione diamanti basato sull'intelligenza artificiale al mondo, creato dagli esperti di Diamond Pro.
È stato programmato per aiutare a trovare un diamante cristallino in base al budget, alla forma, alle preferenze di montaggio e al tipo di metallo preferito.
International Diamond Grading System™: Il sistema di chiarezza basato sull'intelligenza artificiale sviluppato con gli sforzi cumulativi di GIA e IBM.
È stato supportato dai dati provenienti da decine di milioni di gemme analizzate dagli esperti selezionatori di diamanti del GIA nella loro struttura di classificazione di livello mondiale.
DiaCam360: L'ultima impresa israeliana, che ha portato alla determinazione automatica del colore e della purezza di un diamante sulla base di un database proprietario di centinaia di migliaia di immagini di diamanti.
I diamanti nel database sono stati classificati dal GIA.
Negli ultimi mesi, alcuni esperti hanno calcolato che i diamanti sintetici abbiano eroso circa il 18% del mercato dei diamanti naturali.
Prospettive future
Negli ultimi anni, il settore della gioielleria ha assistito a un crescente interesse e attenzione per i diamanti sintetici.
Queste pietre preziose, create in laboratorio, sono identiche ai diamanti naturali in termini di composizione chimica, struttura cristallina e proprietà fisiche.
Il termine "diamante sintetico" è stato originariamente coniato dal filosofo John Haugeland, che ha usato l'analogia di paragonare i diamanti sintetici con l'intelligenza artificiale.
Infatti, proprio come l'intelligenza artificiale è una forma di intelligenza umana creata artificialmente, i diamanti sintetici sono una forma di diamante creata artificialmente.
Tecnicamente, i diamanti sintetici sono noti come zirconi. Tuttavia, il termine "diamante sintetico" è più comunemente utilizzato per riferirsi a pietre preziose che sono identiche ai diamanti naturali in termini di composizione chimica, struttura cristallina e proprietà fisiche.
Attualmente, più di 100 aziende sono coinvolte nella produzione di diamanti sintetici.
I principali produttori sono Apollo Moon Enterprises, Element Six, C3 Giannari, Lelatulu Factory, Pure Grown Diamonds e Harry's & Bates.
I diamanti sintetici vengono utilizzati in una varietà di applicazioni, tra cui:
Riduzione dei costi: I diamanti sintetici sono generalmente più economici dei diamanti naturali.
Questo perché la loro produzione è meno costosa e richiede meno tempo.
Controllo della qualità : I produttori di diamanti sintetici possono controllare le proprietà delle pietre, come il colore e la purezza.
Questo consente di creare diamanti che soddisfano le esigenze specifiche dei consumatori.
Considerazioni ambientali: La produzione di diamanti sintetici richiede meno energia e risorse rispetto alla produzione di diamanti naturali.
Questo li rende un'opzione più sostenibile.
Inoltre, i diamanti sintetici possono aiutare a ridurre la domanda di diamanti naturali, che possono essere estratti in modo non etico.
Il futuro dei diamanti sintetici
Si prevede che il mercato dei diamanti sintetici continuerà a crescere in futuro. Secondo un rapporto di Bain & Company, il mercato dovrebbe raggiungere i 20 miliardi di dollari entro il 2025.
Il prezzo dei diamanti sintetici è destinato a diminuire nel tempo, a causa di fattori come l'aumento dell'offerta e il miglioramento delle tecniche di produzione.
È possibile che i diamanti sintetici diventino lo standard nel settore della gioielleria.
Tuttavia, questo richiederà tempo e un cambiamento delle preferenze dei consumatori.
Considerazioni etiche
I diamanti sintetici non possono eliminare del tutto i diamanti insanguinati, che sono diamanti estratti in modo non etico.
Tuttavia, possono aiutare a ridurre la domanda di diamanti naturali, che possono essere più soggetti a questo problema.
Considerazioni sul prezzo
Attualmente, i consumatori non sono disposti a pagare i diamanti sintetici allo stesso prezzo dei diamanti naturali.
Tuttavia, è possibile che questo cambi nel tempo, a causa della diminuzione del prezzo dei diamanti sintetici e dell'aumento della consapevolezza dei consumatori riguardo alle questioni etiche legate alla produzione di diamanti naturali.
Ricerca e sviluppo
La ricerca e lo sviluppo di nuove tecniche di produzione di diamanti sintetici sono in corso.
Questi sforzi potrebbero portare a diamanti sintetici che sono ancora più economici e simili ai diamanti naturali.
Cos’ è il processo HPHT
La sintesi ad alta pressione e temperatura (HPHT) prevede l’utilizzo di tre tipi di presse principali che vengono utilizzate per fornire la temperatura e la pressione necessarie per produrre diamanti coltivati in laboratorio.
Le pressioni utilizzate in questo processo possono raggiungere i 5 GPa (gigapascal), mentre le temperature possono superare i 1.500°C .
Il carbonio utilizzato in questo processo può provenire da diverse fonti, tra cui la grafite naturale, il burro di arachidi, le ceneri di sigarette e le ceneri di ossa.
Presa a nastro: Questa pressa utilizza una cintura di acciaio per applicare pressioni e temperature elevate al carbonio.
La cintura viene avvolta attorno a due cilindri, che vengono poi riscaldati per fornire la temperatura necessaria.
Questo tipo di pressa è comunemente utilizzato per la produzione di diamanti di grandi dimensioni.
Presa cubica: Questa pressa utilizza sei pistoni idraulici per applicare pressioni e temperature elevate al carbonio.
I pistoni si muovono in modo sincronizzato per fornire la pressione necessaria da tutte le direzioni.
Questo tipo di pressa è comunemente utilizzato per la produzione di diamanti di piccole dimensioni.
Presa a sfera divisa: Questa pressa utilizza due semisfere di diametro uguale per applicare pressioni e temperature elevate al carbonio.
Le semisfere vengono fatte scorrere insieme per fornire la pressione necessaria.
Questo tipo di pressa è comunemente utilizzato per la produzione di diamanti di medie dimensioni.
I cristalli grezzi che si formano con il metodo HPHT sono generalmente di forma irregolare (spesso, ma non sempre figure a 14 facce) e possono avere inclusioni di altri minerali.
Tuttavia, i diamanti prodotti con questo metodo possono essere di alta qualità e possono essere utilizzati per scopi industriali e gioielli.
Secondo uno studio pubblicato nel 2022 dalla rivista Nature Sustainability, la produzione di un diamante sintetico da 1 carato con il metodo HPHT richiede 68,13 litri (circa 18 galloni) di acqua e 15 Kwatt (538,5 milioni di joule) di energia.
Altri studiosi issano questo fabbisogno a circa 215 kWh/ct per la produzione di un carato, per esempio quello con un regime monocristallino, utilizzando magnetron a 2,45 GHz per la sintesi di supporto.
Cos’ è il processo CVD
Nel processo di deposizione chimica da vapore (CVD), il carbonio viene riscaldato a temperature elevate e viene fatto reagire con un gas contenente idrogeno.
Questo processo produce diamanti di alta qualità con una maggiore purezza rispetto alla sintesi HPHT.
Le temperature utilizzate in questo processo possono variare da 700°C a 1.200°C.
Le pressioni utilizzate in questo processo sono molto più basse rispetto alla sintesi HPHT e possono variare da 1 k*Pa a 1 M*Pa.
*K=1.000; M= 1.000.000.
I cristalli grezzi che si formano con il metodo CVD sono generalmente di forma cubica (o talora ottaedrica) e possono avere una maggiore purezza rispetto ai diamanti prodotti con il metodo HPHT.
Questi diamanti possono essere utilizzati per scopi industriali e gioielli.
La produzione di un diamante sintetico da 1 carato con il metodo CVD richiede da quantità insignificanti a 5,67 litri (circa 1,5 galloni) di acqua per carato (ct).
L’energia richiesta va da un minimo di 36 kWh/ct (compagnie indiane o cinesi) a 96 kWh/ct e 150 kWh/ct per le gemme di ALROSA e de Beers rispettivamente.
Combinazione HPHT e CVD
Negli ultimi anni, molte gemme destinate alla gioielleria vengono prodette con il sistema CVD, con una colorazione che tende al grigio-marrone (quelli incolori richiedono molta più energia e acqua).
Le pietre ancora non perfette vengono trattate col sistema HPHT che ne rimuove completamente o quasi la componente cromatica.
Questa combinazione sembra risparmiare tempo e denaro alle ditte produttrici.
Altri processi
Oltre ai processi HPHT e CVD, esistono anche altri processi per la sintesi dei diamanti.
Queste pietre sono comunue di minuscole dimensioni (nanodiamanti) Tra questi, i più importanti sono:
Sintesi da detonazione: in questo processo, un'esplosione provoca un'improvvisa compressione del carbonio (tramite una detonazione di esplosivi contenenti carbonio), che si trasforma in granelli di diamante di dimensioni nanometriche
Sintesi da impatto: in questo processo, un corpo celeste (cometa, meteorite, asteroide) colpisce la terra.
Velocita’, contenuto di carbonio (del corpo o della superficie colpita) e massa dell’oggetto determinano quantita’ e caratteristiche dei granelli di diamante.
Sintesi da cavitzione ultrasonica: nella cavitazione ultrasonica, in cui la grafite viene trattata con ultrasuoni ad alta potenza.
Sintesi da microonde a deposizione chimica da vapore (MPCVD): utilizza microonde per fornire l’energia necessaria per creare diamanti sintetici.
Questo metodo è stato sviluppato per produrre diamanti di alta qualità con una maggiore efficienza rispetto alla sintesi CVD tradizionale. (ancora sperimentale)
Sintesi da metodo assistito da laser: un laser viene utilizzato per fornire l’energia necessaria per creare diamanti sintetici.
Questo metodo è stato sviluppato per produrre diamanti di alta qualità con una maggiore efficienza rispetto alla sintesi HPHT tradizionale. (ancora sperimentale)
In conclusione Рil futuro ̬ una scelta
Indipendentemente dalle preferenze del lettore, è cruciale sottolineare l'importanza dell'approccio al dilemma che contrappone prodotti naturali e artificiali.
Questo dibattito non riguarda solo gusti estetici, ma anche interessi commerciali, potere d'influenza e, entro certi limiti, anche interessi geopolitici.
La scelta tra la precisione dei prodotti artificiali e quelli meno esatti che nascono dalla terra potrebbe riflettere la condizione attuale dell'umanità .
Nell'ambito dell'evoluzione, con un occhio all'innovazione e un piede nel passato, l'homo sapiens è chiamato oggi a scegliere la direzione che dovrà prendere nei prossimi anni.
Il fascino e la possibilità di interagire con entità artificiali programmate, per soddisfare bisogni e desideri, potrebbero spingere uomi e donne moderni a rinunciare alle relazioni sociali che soventemente si presentano come rischiose, imprevedibili e talvolta spiacevoli.
La prospettiva di avere tutto ciò che si desidera, pone il rischio di essere abbagliati da un futuro troppo superficiale per essere vero o di qualsiasi valore.
Non va dimenticato che la natura umana spinge la specie a cercare nuove sfide una volta conquistate le vecchie.
Questa stessa contrapposizione si pone anche per i che diamanti: artifiali e perfetti o naturali e carichi di storia?
Che le pietre create a basso costo possano sostituire quelle provenienti dal sottosuolo è effettivamente uno scenario plausibile.
Resta ad ogni individuo, per ora, il diritto-dovere di aiutare a modellare questo futuro. In pochi anni, le risposte a questi interrogativi potrebbero diventare più chiare per tutti.
Articolo di: Dario Marchiori - Storie di Gemme
Fonti: lgdtrade.com, gemsociety.org, rapaport.com, ehudlaniado.com, medium.com, astrobiology.nasa.gov, scitechdaily.com, sciencedirect.com, scitechdaily.com, jckonline.com, lgdtrade.com, withclarity.com, en.israelidiamond.co.il, diamonds.pro, researchgate.net, Bard, ChatGPT, Bing, timesofindia.indiatimes.com, diamonds.net, warwik.com, syntelligent.org, backlinktrap.com, dcla.com.au, hk.co, daems-giovanni.com, baunat.com, fcresearch.org, scoopwhoop.com, ideas.ted.com, lifegem.com, additive.sandvik, technologyreview.com, nims.go.jp, pubs.aip.org, ARC.au.gov.com, phys.org, innovationpost.it.
