Hvordan den første ikke-naturlige diamant blev dyrket i et GE Lab

Hvordan den første ikke-naturlige diamant blev dyrket i et GE Lab

Det følgende er et uddrag fra Ægte forfalskninger: Hvordan falske ting lærer os om rigtige ting af Lydia Pyne.

Køb bogen

Ægte forfalskninger: Hvordan falske ting lærer os om rigtige ting



Købe

De første ikke-naturlige diamanter blev fremstillet i General Electrics laboratorier i december 1954.

Lige siden Lavoisier og Tennents eksperimenter havde videnskabsmænd og ingeniører vidst, at de var nødt til at udsætte kulstof for enorme mængder varme og tryk for at omdanne det til en diamant, men det krævede ikke en lille mængde forsøg og fejl. Som demonstreret i Hannays, Moissans og endda Parsons' eksperimenter, er det svært, hvis ikke direkte farligt, at skabe enorme mængder pres. Men deres tidlige eksperimentelle design var ikke nødvendigvis fejlbehæftet - de havde bare brug for forskellige teknologier og fremstilling for at kunne skabe disse pres i laboratoriet. Svaret kom fra den amerikanske nobelvindende fysiker Percy Bridgman, som arbejdede med udviklingen af ​​et lodret hydraulisk stempel, der pressede ind i en cylinder, som skabte 4.200 atmosfæres tryk gennem et komplekst amboltsystem. I årevis havde Bridgmans laboratorium på Harvard huller i væggene, hvor beholderen - kærligt kendt som 'Bomben' - blæste ud og indlejrede materialer i væggene. Bridgman, blev det rapporteret, overtroisk fik aldrig hullerne repareret.

I 1940'erne var General Electric Research Laboratory i Schenectady, New York, blevet centrum for forskning i syntetiske diamanter, der samler forskere fra kemi, fysik og industriteknik. (Schenectady havde en lang tradition for at støtte spekulative forskningsprojekter, selvom de ikke var direkte relateret til produktionen af ​​elektrisk udstyr.) Holdet bestod af Francis Bund, Herbert Strong, Howard Tracy Hall (generelt H. Tracy Hall eller Tracy Hall i populærlitteratur), Robert Wentorf og James Cheney, og blev ledet af Anthony Nerad. Projektet fik kodenavnet 'Project Superpressure', og alle havde tavshedspligt. Med udgangspunkt i Bridgmans arbejde brugte Superpressure flere forskellige apparater i sine eksperimenter. I årevis brugte holdet ekstraordinær tid, kræfter og ressourcer på at fremstille syntetiske diamanter – og endnu vigtigere, på at lære at fremstille dem på en måde, der kunne kopieres. Som årene gik, begyndte ledelsen hos General Electric at bekymre sig om, at fremstilling af diamanter i bedste fald ville vise sig at være gimmicky og i værste fald et totalt pengehul. I december 1954 havde holdet brug for konkrete, håndgribelige resultater - diamanter - for at retfærdiggøre deres arbejde.

Om aftenen den 8. december 1954 påbegyndte Herbert Strong eksperiment 151, idet han indstillede trykkegleapparatet til anslået 50.000 atmosfærer, skruede temperaturen op til 1250°C (2282°F) og afsatte en kulstof- og jernblanding med to små naturlige diamanter til frø diamant krystal vækst. Det var ikke ulig de metoder, der blev brugt af Hannay årtier tidligere, kun Strong brugte tydeligvis frøkrystaller. (Forskning i Sovjetunionen brugte frødiamanter som en del af bestræbelserne på at dyrke diamanter, så nær som General Electric kunne se.) De fleste af Strongs tidligere eksperimentløb havde været korte, højst et par timer. Men denne gang besluttede han at lade Eksperiment 151 efterligne naturen - som tog millioner af år at producere diamanter - og i det mindste forlænge eksperimentets tid og lade det køre natten over.

Om morgenen den 9. december væltede de to frøkrystaller frit ud, uændret i diglen. En klat af jern-kulstofblandingen var smeltet ind i den ene ende af røret, og Strong sendte klatten til metallurgiafdelingen for at blive poleret. Lidt irriteret sendte metallurgien en besked tilbage den 15. december og informerede Strong om, at de ikke var i stand til at polere hans prøve, fordi den ødelagde polerskiven. Uanset hvad der var i klatten, var det stærkt og hårdt - hårdt nok til at udhule metallurgiens udstyr - og kun en diamant kunne være så sej. Strong fortæller: 'Hele gruppen samledes for at inspicere det svære punkt. Til at begynde med var der et øjebliks forbløffende stilhed. Kan det muligvis være diamant? Til sidst udtalte Hall dommen: ’Det må være diamant!’” Efterfølgende røntgenanalyse bekræftede, at de pågældende diamanter faktisk var laboratoriefremstillede.

“Øjeblikkeligt begyndte mine hænder at ryste. Mit hjerte bankede vildt. Mine knæ svækkedes og gav ikke længere støtte. Ubeskrivelige følelser overvandt mig, og jeg måtte finde et sted at sidde ned!”

Den 16. december 1954 udførte Hall et lignende eksperiment af ham selv ved at bruge en ældre smule teknologi, en højtrykspresse kaldet et bælte. Han tilføjede to diamantfrøkrystaller til jernsulfid og placerede alt i en cylindrisk grafitvarmer. Omhyggeligt fulgte den bælteprotokol, han havde designet efter måneders arbejde med apparatet, anbragte han tynde skiver af tantalmetal mellem prøven og bælteamboltene for at lette strøm til at opvarme prøven. Alt blev kogt ved 1600°C (2912°F) under 100.000 atmosfæres tryk. Hele eksperimentet tog 38 minutter.

'Jeg brød en prøvecelle op efter at have fjernet den fra bæltet. Den kløvede nær den tantalskive,” sagde Hall om sin opdagelse efter at have set lysglimt fra oktaedriske krystaller, der sad fast på skiven. “Øjeblikkeligt begyndte mine hænder at ryste. Mit hjerte bankede vildt. Mine knæ svækkedes og gav ikke længere støtte. Ubeskrivelige følelser overvandt mig, og jeg måtte finde et sted at sidde ned!” I Halls sind var der ingen tvivl om resultaterne. 'Jeg vidste, at diamanter endelig var blevet lavet af mennesker.'

Pludselig, efter mange års forskning og i løbet af blot en uge, havde General Electric to mulige måder at fremstille diamanter på. I ugerne efter var spørgsmålet ikke så meget, om forskere kunne lave diamanter. Spørgsmålet var, om de kunne lave dem igen efter enten Strongs eller Halls eksperimentdesign. Hvilken metode var bedre?

Forskere brugte uger på at prøve at kopiere Strongs resultater og kunne aldrig. (Strong hævdede, at varmen havde svinget betydeligt i løbet af natten til eksperiment 151, og at udsving spillede en rolle i løbets succes - serendipity som dens fineste.) Hall, i samarbejde med Robert Wentorf, verificerede hans oprindelige resultater ret beslutsomt. I løbet af de næste to uger har de to med succes lavet diamanter 20 gange ved hjælp af Halls 400-tons presse- og bæltesystem. Den 31. december 1953 fik General Electric fysikeren Hugh Woodbury til uafhængigt at bekræfte Halls metode til diamantfremstilling.

Ligesom mange opdagelser i videnskabshistorien er det lidt vanskeligt at udpege præcis, hvem der skal krediteres en opdagelse - og hvem historien har krediteret - og historien om, hvem der fremstillede den første syntetiske diamant og hvornår, er ingen undtagelse. I en række publikationer har Strong fremhævet det arbejde, gruppen udførte, og peget på problemets komplicerede karakter og understreget, at arbejdet var ud over, hvad en mand kunne hævde at gøre.

Hall på den anden side følte sig udstødt fra holdet. (Som et praktiserende medlem af Jesu Kristi Kirke af Sidste Dages Hellige hævdede han at have været på vej mod religiøse fordomme under sin embedsperiode hos General Electric.) Han følte sig også undervurderet af virksomheden: General Electric øgede sin løn fra .000 til blot .000 mellem 1953 og 1954, og betalte ham en opsparingsobligation på , på trods af at han tjente millioner på sit arbejde. (Dette var noget typisk for et koldkrigsforskningslaboratorium. Virksomhedsforskere underskrev rettighederne til deres intellektuelle ejendomsret til deres moderselskaber og modtog ofte små bonusser som denne i forbindelse med patenter, der var resultatet af deres arbejde.) Hall forlod General Electric i midten af ​​1955 for at tage en fakultetsforskerstilling ved Brigham Young University, og forfatter adskillige patenter relateret til fremstilling af syntetiske, laboratoriedyrkede diamanter. Han startede også firmaet MegaDiamond, som til sidst blev General Electrics største indenlandske konkurrent inden for diamantfremstilling. Både Hall og Strong har hævdet at være 'de første' til at skabe diamanter, selvom de fleste fortællinger om historien krediterer Hall på grund af replikerbarheden af ​​hans eksperimenter.

General Electric offentliggjorde resultaterne af deres laboratoriedyrkede (eller 'menneskeskabte' eller syntetiske i midten af ​​det tyvende århundredes sprogbrug) diamanter den 15. februar 1955. Journalister blev inviteret til at tjekke det laboratoriefremstillede diamantstøv under et mikroskop, og forskerholdet var under strenge instruktioner om at holde mor om detaljerne i dets arbejde. Mellem februar og marts 1955 slørede aviser over hele landet General Electrics succes, men manglede tekniske detaljer til deres læsere. De fleste af dem, der blev citeret i artikler, var smykkeeksperter, som afviste disse diamanter som enhver form for økonomisk udfordring for diamantmarkedet på det tidspunkt. I de følgende måneder afholdt General Electric flere pressebegivenheder (en, f.eks. i maj 1955, var på Sheraton Hotel i Rochester, New York), som ikke kun talte om den tekniske dygtighed af dets syntetiserede diamanter, men også hvordan projektet ville være en 'velsignelse for den amerikanske industri.'


Genoptrykt med tilladelse af: Bloomsbury Sigma, Bloomsbury Publishing Plc, Bedford Square, London UK. Først udgivet i Storbritannien i 2019. Copyright © Lydia Pyne, 2019