Всяк окрашен своим колоритом,
склонность с детства таится в нас,
меж алмазами и графитом
выбирала я не алмаз.

Поклоняться цене бриллианта
не умеет моя душа,
ей милее дрожь фолианта
от движенья каран-даша.

Не читаю чужих указов,
просто Бог так придумал нас,
что дороже, чем блеск алмазов,
будет пара блестящих фраз.

И не то чтобы мало фарта,
не рублей — вдохновенья жду.
а графит закалить до бриллианта,
можно в личном своем аду.
___________________________________
*)Сначала про художника. Настоящее имя — Эммануил Яковлевич Пуаре. Он родился в Москве в 1858 году: его дед был французом (офицером из Великой армии, оставшимся в России после 1812 года), а мать — русской. В 18 лет Эммануил уехал во Францию, где и стал знаменитым.

Свой псевдоним Caran d’Ache (французская транслитерация русского слова «карандаш») он взял потому, что мастерски владел карандашом и пером. Под этой подписью он создавал острые карикатуры — например, на Панамскую аферу или дело Дрейфуса. В России его даже называли «королём карикатуры» за лёгкость и юмор в рисунках. Художник умер в Париже в 1909 году.

А теперь про бренд. В 1924 году швейцарская фабрика (раньше называлась Fabrique Genevoise de Crayons) решила назвать себя Caran d’Ache — в честь того самого карикатуриста. Компания стала выпускать пишущие инструменты, и многие её модели стали культовыми. Например, механический карандаш Fixpencil (1929) — один из первых в мире с цанговым зажимом, или шариковая ручка 849 с узнаваемым шестигранным алюминиевым корпусом (1969).

**)просто сжать графит в мощном прессе недостаточно, чтобы он превратился в алмаз: из кубиков LEGO не построишь небоскрёб, просто сложив их в стопку — нужно ещё правильно «соединить» детали, то есть перестроить кристаллическую решётку. Но наука нашла способы это сделать — правда, обычно требуется не только давление, а целый комплекс условий.

Типы кристаллических решёток
ключевое отличие: в графите атомы углерода расположены слоями (как страницы в книге), а в алмазе они выстроены в трёхмерную сеть, где каждый атом связан с четырьмя соседями (тетраэдрическая решётка).

Какие методы используют

Метод HPHT (High Pressure High Temperature — высокое давление, высокая температура). Это один из основных промышленных способов. В камеру помещают графит, металлический катализатор (железо, никель, кобальт или их сплавы) и крошечную алмазную затравку (маленький кристалл, на котором будет расти новый). Затем создают давление (примерно 5–7 ГПа) и нагревают смесь (до 1300–1600 °C). Катализатор расплавляется, растворяет графит, и в условиях перепада температур углерод мигрирует к затравке, где и кристаллизуется слой за слоем. После выдержки давление и температуру снижают, а алмаз очищают. Этот метод имитирует природные условия, в которых алмазы образуются в мантии Земли.

Динамические методы (ударно-волновые). Здесь используют энергию взрыва. При детонации взрывчатки возникает ударная волна, которая за доли секунды создаёт колоссальное давление (десятки ГПа) и температуру. В таких условиях графит может превратиться в алмаз. Но есть минус: из-за очень короткого времени действия волны кристаллы получаются очень мелкими (наночастицы), и такой метод чаще применяют для получения технических алмазов (для абразивов), а не ювелирных. Иногда в смесь добавляют металлы (например, медь или никель), чтобы быстрее отводить тепло и не дать алмазу при спаде давления снова превратиться в графит.

Лазерное воздействие. В некоторых экспериментах используют импульсно-периодическое лазерное излучение. Его направляют через прозрачную стенку камеры (иногда саму алмазную или из другого прочного материала) на границу раздела графит-алмаз. Лазер нагревает очень тонкий скин-слой (поверхностный слой) графита до высоких температур (около 1000 К), достаточных для фазового перехода. Из-за быстрого охлаждения этот слой превращается в алмаз, а следующий импульс «прорастает» дальше.

Другие подходы. Есть и более специфические идеи. Например, учёные из Стэнфорда обнаружили, что если поместить несколько слоёв графена на платиновую подложку и обработать их водородом, то начинается цепная реакция: нижний слой графена связывается с платиной, а затем к получившейся структуре присоединяются верхние слои — и постепенно формируется алмаз. Здесь давление не требуется — процесс идёт при атмосферном.
sciencespbru
Почему одного давления мало?
Дело в термодинамике. При обычных условиях графит стабильнее алмаза — для него «выгодней» такая структура. Чтобы графит перестроился в более устойчивую алмазную решётку, нужно преодолеть энергетический барьер: создать условия, при которых алмаз становится термодинамически более выгодным состоянием, чем графит. Часто для этого как раз и комбинируют давление с нагревом.

Что ещё важно
Роль катализатора. Без него процесс идёт очень медленно. Металлы-катализаторы снижают энергетический барьер и помогают углероду мигрировать и кристаллизоваться.

Затравка. Во многих методах (HPHT, CVD) в камеру кладут крошечный кристалл алмаза — на нём и растёт новый.

Качество исходного материала. Для успешного синтеза важна чистота исходного графита.

Результат. В зависимости от метода и условий можно получать алмазы разной структуры (кубическая или гексагональная — лонсдейлит) и размера.

Так что «сжать графит» — это только часть истории. Нужно создать целую комбинацию условий, чтобы перестроить саму структуру атомов углерода.