เราคงไม่ต้องเถียงกันว่า “เพชร” เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีมูลค่ามากที่สุดในโลก เพราะนอกจากจะเป็นอัญมณีที่ราคาแพงที่สุดแล้ว เพชรยังเป็นวัสดุที่ “แข็งที่สุดในโลก” อีกด้วย (จริงๆ ประเด็นนี้โต้เถียงได้ เพราะอย่างน้อยๆ ตั้งแต่ปี 2009 นักวิทยาศาสตร์ก็พบว่า ‘เวิร์ตไซต์โบรอนไนไตรด์’ แข็งกว่าเพชรถึง 58% แต่ก็นั่นแหละ ข้อเท็จจริงที่ว่าเพชรแข็งแกร่งกว่าวัสดุแทบทั้งหมดในโลกก็ยังไม่เปลี่ยน)
ความ “แพง” ของเพชรไม่ใช่เพราะมันเป็น “แร่หายาก” แต่เพราะแก่นสารของเพชรคือคาร์บอน ซึ่งคือธาตุอันเดียวกับถ่านหรือไส้ดินสอนี่แหละ แต่ผ่าน “กระบวนการ” เฉพาะตามธรรมชาติใต้พื้นโลก พูดง่ายๆ เพชรคือ “ถ่าน” ที่ผ่านทั้งความร้อนและกระบวนการบีบอัดใต้พื้นโลก ซึ่งความร้อนที่ว่านั้นก็เกิน 1,000 องศาเซลเซียส
1.
นักวิทยาศาสตร์รู้ “ต้นกำเนิด” ของเพชรนี้นานแล้ว และก็พยายามจะเลียนแบบกระบวนการทางธรรมชาติในห้องทดลองนี้มานานแล้วเช่นกัน ซึ่งก็ทำสำเร็จมาอย่างน้อยๆ ตั้งแต่ปี 1954 แล้ว โดยใช้วิธี “เลียนแบบธรรมชาติ” คือใช้ทั้งความร้อนและแรงบีบเพื่อสร้าง ‘เพชร’ แต่ผลคือได้เพชรแบบเม็ดเล็กและไม่สวย
ต่อมาก็มีการพัฒนาเพิ่มแก๊สเข้าไปในกระบวนการ ผลก็คือได้เพชรที่ใหญ่ขึ้น สวยขึ้น แต่ก็ยังต้องใช้ความร้อนถึง 800 องศาเซลเซียสอยู่ ซึ่งเพชรสังเคราะห์กลุ่มนี้ก็ยังถูกเอาไปใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมบ้าง เพราะถูกกว่าเพชรตามธรรมชาติที่นับวันยิ่งแพงขึ้น
ทีนี้ความพยายามก็ไม่หยุดง่ายๆ นักวิทยาศาสตร์พยายามหาวิธีและแรงบันดาลใจใหม่ๆ ในการสร้างเพชร โดยคราวนี้หาจากดาวตก
2.
นักวิทยาศาสตร์พบว่า บางทีเราจะพบเพชรที่ดาวตก โดยเพชรเหล่านี้จะเรียกว่า “เพชรจากนอกโลก”
คำถามคือเพชรกลุ่มนี้ก่อตัวมาได้ยังไง
นักวิทยาศาสตร์ได้คำตอบว่า มันคือสิ่งที่เรียกว่า “Shear Force”
อะไรคือ Shear Force คำตอบง่ายๆ คือแรงบีบ+แรงดันไปทางตรงกันข้าม อธิบายง่ายๆ คือ ถ้าเราจะใช้แรงกดเฉยๆ กับวัตถุ เราออกแรงบีบวัตถุจากสองฝั่งตรงกันข้ามก็พอ แต่ถ้าจะใช้ Shear Force คือเราต้องบีบจากสองฝั่งพร้อมกับออกแรงดันไปคนละด้านตรงข้ามด้วย กล่าวคือ ถ้าเราจะใช้ Shear Force ใส่วัตถุ A คือเราต้องบีบมันด้านบนและล่าง พร้อมกับดันด้านบนไปทางซ้าย และดันด้านล่างไปทางขวาพร้อมกันด้วย
นี่คือแนวคิดที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่ามันคือแรงที่เกิดขึ้นกับดาวตก และทำให้มีเพชรก่อตัวติดมา จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้เอาไปทดลองในห้องทดลง คือใช้ Shear Force กับ “ก้อนกราไฟต์” (วัสดุแบบเดียวกับไส้ดินสอ) โดยไม่ใช้ความร้อนใดๆ
ผลก็คือ สำเร็จ! เป็นครั้งแรกในโลกที่สร้างเพชรได้ใน “อุณหภูมิห้อง” ใช้แรงกดล้วนๆ โดยผลการทดลองนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Small ฉบับปลายปี 2020
3.
นี่น่าจะเป็นเรื่องใหญ่มาก เพราะมันน่าจะนำไปสู่การสังเคราะห์เพชรได้ในต้นทุนที่ถูกลงมากๆ ต่อไป
ทั้งนี้ ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายๆ แบบที่จะทำเพชร “ที่บ้าน” ได้ เพราะ “แรงกด” ที่ใช้นี่คือ 80 กิกะปาสกาล หรือแรงกดพอๆ กับช้างแอฟริกัน 640 ตัวยืนซ้อนกันอยู่ตรงปลายส้นรองเท้าบัลเลต์นั่นแหละ!
อ้างอิง:
- ScienceAlert. For The First Time Ever, Scientists Have Created Diamonds in The Lab Without Heat. http://bit.ly/3a4lojo
- Small. Investigation of Room Temperature Formation of the Ultra‐Hard Nanocarbons Diamond and Lonsdaleite. https://bit.ly/2WgtGMO