Diamante

Las condiciones de presión y temperatura de equilibrio para una transición entre grafito y diamante están bien establecidas teórica y experimentalmente. La presión de equilibrio varía linealmente con la temperatura, entre1,7 GPa  a0  K y12  GPa a5000  K (el punto triple diamante/grafito/líquido ). ^{[ 20 ] [ 21 ]} Sin embargo, las fases tienen una amplia región alrededor de esta línea donde pueden coexistir. A temperatura y presión estándar , 20 °C (293 K) y 1 atmósfera estándar (0,10 MPa) , la fase estable del carbono es el grafito, pero el diamante es metaestable , con una barrera de energía cinética significativa que los átomos deben superar para alcanzar el estado de energía más bajo, ^{[ 22 ]} y su tasa de conversión a grafito es insignificante, con una escala de tiempo de millones a miles de millones de años. ^{[ 16 ] [ 22 ]} Sin embargo, a temperaturas superiores a aproximadamente    A 4500 K , el diamante se convierte rápidamente en grafito. Los experimentos han demostrado que el diamante, en presencia de H₂O _, pasa por una fase intermedia de carbono lineal. ^{[ 23 ]}

La conversión rápida de grafito en diamante requiere presiones muy superiores a la línea de equilibrio: a2000  K , una presión de Se necesitan 35 GPa (aproximadamente 350.000 atmósferas estándar). ^{[ 20 ]}

Por encima del punto triple grafito-diamante-carbono líquido, el punto de fusión del diamante aumenta lentamente con el aumento de la presión, pero a presiones de cientos de GPa, disminuye. ^{[ 24 ]} A altas presiones, el silicio y el germanio tienen una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo BC8 , y se predice una estructura similar para el carbono a altas presiones.0  K , se predice que la transición ocurrirá en1100  GPa . ^{[ 25 ]}

Los resultados publicados en Nature Physics en 2010 sugieren que, a presiones y temperaturas ultra altas (aproximadamente 10  millones de atmósferas o 1  TPa y 50 000  °C), el diamante se funde en un fluido metálico. Las condiciones extremas necesarias para que esto ocurra se dan en los planetas gigantes de hielo Neptuno y Urano , ambos compuestos por aproximadamente un 10 % de carbono y que hipotéticamente podrían contener océanos de carbono líquido. Dado que grandes cantidades de fluido metálico pueden afectar el campo magnético, esto podría explicar por qué los polos geográficos y magnéticos de ambos planetas no están alineados. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

La estructura cristalina más común del diamante se denomina cúbica . Está formada por celdas unitarias apiladas. Aunque en la figura hay 18 átomos, cada átomo de esquina es compartido por ocho celdas unitarias y cada átomo en el centro de una cara es compartido por dos, por lo que hay un total de ocho átomos por celda unitaria. ^{[ 28 ]} La longitud de cada lado de la celda unitaria se denota por a y es de 3,567 angstroms . ^{[ 29 ]} 

La distancia entre vecinos más cercanos en la red de diamante es 1,732 a /4, donde a es la constante de red, que generalmente se da en Angstrøms como a = 3,567  Å, ​​que es 0,3567  nm.

Una red cúbica de diamante puede considerarse como dos redes cúbicas centradas en las caras interpenetrantes , una de ellas desplazada 1/4 de la diagonal a lo largo de una celda cúbica, o como una red con dos átomos asociados a cada punto de la red. [ ^{29 ] Vista} desde una dirección cristalográfica < 1 1 1 > , está formada por capas apiladas en un patrón repetitivo ABCABC ... Los diamantes también pueden formar una estructura ABAB ..., conocida como diamante hexagonal o lonsdaleíta , pero esta es mucho menos común y se forma en condiciones diferentes a las del carbono cúbico. ^{[ 30 ]}

Los diamantes se presentan con mayor frecuencia como octaedros euhedrales u octaedros redondeados y octaedros gemelos conocidos como maclas . Dado que la estructura cristalina del diamante tiene una disposición cúbica de los átomos, posee numerosas facetas que corresponden a un cubo , octaedro, rombicosidodecaedro , tetrakis hexaedro o disdiakis dodecaedro . Los cristales pueden tener bordes redondeados y poco definidos, y pueden ser alargados. Los diamantes (especialmente aquellos con caras cristalinas redondeadas) suelen encontrarse recubiertos de nyf , una capa opaca similar a la goma. ^{[ 31 ]}

Algunos diamantes contienen fibras opacas. Se denominan opacos si las fibras crecen a partir de un sustrato transparente o fibrosos si ocupan todo el cristal. Sus colores varían del amarillo al verde o gris, a veces con impurezas blancas o grises que parecen nubes. Su forma más común es cuboide, pero también pueden formar octaedros, dodecaedros, maclas o formas combinadas. La estructura es el resultado de numerosas impurezas con tamaños entre 1 y 5 micras. Estos diamantes probablemente se formaron en magma de kimberlita y absorbieron los volátiles. ^{[ 32 ]}

Los diamantes también pueden formar agregados policristalinos. Se han realizado intentos de clasificarlos en grupos con nombres como boart , ballas , stewartita y framesita, pero no existe un conjunto de criterios ampliamente aceptado. ^{[ 32 ]} El carbonado , un tipo en el que los granos de diamante se sinterizaron (se fusionaron sin fundirse mediante la aplicación de calor y presión), es de color negro y más duro que el diamante monocristalino. ^{[ 33 ]} Nunca se ha observado en una roca volcánica. Existen muchas teorías sobre su origen, incluida la formación en una estrella, pero no hay consenso. ^{[ 32 ] [ 34 ] [ 35 ]}

También existen o se están desarrollando otras aplicaciones especializadas, incluido su uso como semiconductores : algunos diamantes azules son semiconductores naturales, a diferencia de la mayoría de los diamantes, que son excelentes aislantes eléctricos . La conductividad y el color azul se originan por la impureza de boro. El boro sustituye a los átomos de carbono en la red cristalina del diamante, aportando un hueco a la banda de valencia . ^{[ 52 ]}

Es común observar una conductividad sustancial en diamantes nominalmente no dopados cultivados mediante deposición química de vapor . Esta conductividad está asociada con especies relacionadas con el hidrógeno adsorbidas en la superficie y puede eliminarse mediante recocido u otros tratamientos superficiales. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

Mediante deformación mecánica selectiva , se pueden fabricar finas agujas de diamante para variar su banda prohibida electrónica desde los 5,6 eV normales hasta casi cero. ^{[ 55 ]}

Las obleas de diamante de alta pureza de 5  cm de diámetro presentan una resistencia perfecta en una dirección y una conductancia perfecta en la otra, lo que abre la posibilidad de utilizarlas para el almacenamiento de datos cuánticos. El material contiene solo 3 partes por millón de nitrógeno. El diamante se cultivó sobre un sustrato escalonado, lo que eliminó el agrietamiento. ^{[ 56 ]}

Los diamantes son naturalmente lipofílicos e hidrofóbicos , lo que significa que su superficie no puede mojarse con agua, pero sí con aceite, que se adhiere fácilmente a ella. Esta propiedad se puede aprovechar para extraer diamantes con aceite en la fabricación de diamantes sintéticos. Sin embargo, cuando las superficies de los diamantes se modifican químicamente con ciertos iones, se espera que se vuelvan tan hidrofílicas que puedan estabilizar múltiples capas de hielo de agua a la temperatura del cuerpo humano . ^{[ 57 ]}

La superficie de los diamantes está parcialmente oxidada. Esta superficie oxidada puede reducirse mediante tratamiento térmico bajo flujo de hidrógeno. Es decir, este tratamiento térmico elimina parcialmente los grupos funcionales que contienen oxígeno. Sin embargo, los diamantes (sp³C ⁾ son inestables a altas temperaturas (superiores a unos 400 °C (752 °F) ) bajo presión atmosférica. Por encima de esta temperatura, la estructura cambia gradualmente a sp²C ^. Por lo tanto, los diamantes deben reducirse por debajo de esta temperatura. ^{[ 58 ]}  

A temperatura ambiente, los diamantes no reaccionan con ningún reactivo químico, incluidos los ácidos y las bases fuertes.

En una atmósfera de oxígeno puro, el diamante tiene un punto de ignición que oscila entre 690 °C (1274 °F) y 840 °C (1540 °F) ; los cristales más pequeños tienden a arder con mayor facilidad. Su temperatura aumenta de rojo a blanco y arde con una llama azul pálida, continuando la combustión incluso después de retirar la fuente de calor. Por el contrario, en el aire, la combustión cesa en cuanto se retira el calor, ya que el oxígeno se diluye con nitrógeno. Un diamante claro, impecable y transparente se convierte completamente en dióxido de carbono; cualquier impureza queda como ceniza. ^{[ 59 ]} El calor generado al cortar un diamante no lo enciende, ^{[ 60 ]} ni tampoco un encendedor, ^{[ 61 ]} pero los incendios domésticos y los sopletes son lo suficientemente calientes. Los joyeros deben tener cuidado al moldear el metal en un anillo de diamantes. ^{[ 62 ]}    

El polvo de diamante de un tamaño de grano apropiado (alrededor de 50  micras) arde con una lluvia de chispas tras la ignición por una llama. En consecuencia, se pueden preparar composiciones pirotécnicas basadas en polvo de diamante sintético . Las chispas resultantes son del color rojo anaranjado habitual, comparable al carbón, pero muestran una trayectoria muy lineal que se explica por su alta densidad. ^{[ 63 ]} El diamante también reacciona con gas flúor por encima de unos 700 °C (1292 °F) .  

El diamante tiene una banda prohibida ancha.5,5 eV,  correspondiente a la longitud de onda ultravioleta profunda de 225  nanómetros. Esto significa que el diamante puro debería transmitir luz visible y aparecer como un cristal transparente e incoloro. Los colores en el diamante se originan por defectos de la red cristalina e impurezas. La red cristalina del diamante es excepcionalmente fuerte, y solo los átomos de nitrógeno , boro e hidrógeno pueden introducirse en el diamante durante el crecimiento en concentraciones significativas (hasta porcentajes atómicos). Los metales de transición níquel y cobalto , que se utilizan comúnmente para el crecimiento de diamante sintético mediante técnicas de alta presión y alta temperatura, se han detectado en el diamante como átomos individuales; la concentración máxima es del 0,01 % para el níquel ^{[ 64 ]} e incluso menor para el cobalto. Prácticamente cualquier elemento puede introducirse en el diamante mediante implantación iónica. ^{[ 65 ]}

El nitrógeno es, con mucho, la impureza más común que se encuentra en los diamantes de gema y es responsable del color amarillo y marrón en los diamantes. El boro es responsable del color azul. ^{[ 66 ]} El color en el diamante tiene dos fuentes adicionales: la irradiación (generalmente por partículas alfa), que causa el color en los diamantes verdes, y la deformación plástica de la red cristalina del diamante. La deformación plástica es la causa del color en algunos diamantes marrones ^{[ 67 ]} y quizás rosas y rojos. ^{[ 68 ]} En orden de rareza creciente, al diamante amarillo le siguen el marrón, el incoloro, luego el azul, el verde, el negro, el rosa, el naranja, el púrpura y el rojo. ^{[ 45 ]} Los diamantes "negros" o carbonado no son realmente negros, sino que contienen numerosas inclusiones oscuras que les dan a las gemas su apariencia oscura. Los diamantes de color contienen impurezas o defectos estructurales que causan la coloración, mientras que los diamantes puros o casi puros son transparentes e incoloros. La mayoría de las impurezas del diamante reemplazan un átomo de carbono en la red cristalina , conocido como defecto de carbono . La impureza más común, el nitrógeno, causa una coloración amarilla de leve a intensa, dependiendo del tipo y la concentración de nitrógeno presente. ^{[ 45 ]} El Instituto Gemológico de América (GIA) clasifica los diamantes amarillos y marrones de baja saturación como diamantes dentro del rango de color normal y aplica una escala de clasificación de "D" (incoloro) a "Z" (amarillo claro). Los diamantes amarillos de alta saturación de color o de otro color, como rosa o azul, se denominan diamantes de color fantasía y se clasifican en una escala diferente. ^{[ 45 ]}

En 2008, el diamante Wittelsbach , un diamante azul de 35,56 quilates (7,112 g) que perteneció al rey de España, alcanzó más de 24 millones de dólares estadounidenses en una subasta de Christie's. ^{[ 69 ]} En mayo de 2009, un diamante azul de 7,03 quilates (1,406 g) obtuvo el precio más alto por quilate jamás pagado por un diamante cuando se vendió en subasta por 10,5 millones de francos suizos (6,97 millones de euros, o 9,5 millones de dólares estadounidenses en ese momento). ^{[ 70 ]} Sin embargo, ese récord fue superado ese mismo año: un diamante rosa intenso de 5 quilates (1,0 g) se vendió por 10,8 millones de dólares estadounidenses en Hong Kong el 1 de diciembre de 2009. ^{[ 71 ]}        

La claridad es una de las 4C (color, claridad, talla y peso en quilates) que ayuda a identificar la calidad de los diamantes. El Instituto Gemológico de América (GIA) desarrolló 11 escalas de claridad para determinar la calidad de un diamante y su valor de venta. La escala de claridad del GIA abarca desde Impecable (FL) hasta Incluido (I), con internamente impecable (IF), muy, muy ligeramente incluido (VVS), muy ligeramente incluido (VS) y ligeramente incluido (SI) entre medias. Las impurezas en los diamantes naturales se deben a la presencia de minerales y óxidos naturales. La escala de claridad clasifica el diamante según el color, el tamaño, la ubicación de la impureza y la cantidad de claridad visible con un aumento de 10x. ^{[ 72 ]} Las inclusiones en el diamante se pueden extraer mediante métodos ópticos. El proceso consiste en tomar imágenes previas al realce, identificar la parte a eliminar de la inclusión y, finalmente, eliminar las facetas y el ruido del diamante. ^{[ 73 ]}

Entre el 25 % y el 35 % de los diamantes naturales presentan cierto grado de fluorescencia al ser examinados bajo luz ultravioleta de onda larga invisible o fuentes de radiación de mayor energía, como rayos X y láseres. ^{[ 74 ]} La iluminación incandescente no provoca fluorescencia en los diamantes. Estos pueden fluorescer en una variedad de colores, incluyendo azul (el más común), naranja, amarillo, blanco, verde y, muy raramente, rojo y púrpura. Si bien las causas no se comprenden del todo, se cree que las variaciones en la estructura atómica, como el número de átomos de nitrógeno presentes, contribuyen a este fenómeno.

Los diamantes se pueden identificar por su alta conductividad térmica (900–2320  W·m ⁻¹ ·K ⁻¹ ). ^{[ 75 ]} Su alto índice de refracción también es indicativo, pero otros materiales tienen una refractividad similar.

Los diamantes no están distribuidos uniformemente en la Tierra. Una regla general conocida como la regla de Clifford establece que casi siempre se encuentran en kimberlitas en la parte más antigua de los cratones , los núcleos estables de los continentes con edades típicas de 2.500  millones de años o más. ^{[ 77 ] [ 82 ] : 314} Sin embargo, hay excepciones. La mina de diamantes Argyle en Australia , la mayor productora de diamantes por peso del mundo, está ubicada en un cinturón móvil , también conocido como cinturón orogénico , ^{[ 83 ]} una zona más débil que rodea el cratón central que ha sufrido tectónica compresiva. En lugar de kimberlita, la roca huésped es lamproíta . También se encuentran lamproítas con diamantes que no son económicamente viables en Estados Unidos, India y Australia. ^{[ 77 ]} Además, los diamantes en el cinturón de Wawa de la provincia Superior en Canadá y los microdiamantes en el arco insular de Japón se encuentran en un tipo de roca llamada lamprófiro . ^{[ 77 ]}

Las kimberlitas se pueden encontrar en diques y filones estrechos (de 1 a 4 metros) y en chimeneas con diámetros que varían desde aproximadamente 75 m hasta 1,5  km. La roca fresca es de color verde azulado oscuro a gris verdoso, pero después de la exposición se vuelve rápidamente marrón y se desmorona. ^{[ 84 ]} Es una roca híbrida con una mezcla caótica de pequeños minerales y fragmentos de roca ( clastos ) del tamaño de sandías. Son una mezcla de xenocristales y xenolitos (minerales y rocas transportados desde la corteza inferior y el manto), piezas de roca superficial, minerales alterados como la serpentina y nuevos minerales que cristalizaron durante la erupción. La textura varía con la profundidad. La composición forma un continuo con las carbonatitas , pero estas últimas tienen demasiado oxígeno para que el carbono exista en forma pura. En cambio, está atrapado en el mineral calcita ( Ca C O₃ ). ^{[ 77 ]}

Las tres rocas diamantíferas (kimberlita, lamproíta y lamprófiro) carecen de ciertos minerales ( melilita y kalsilita ) incompatibles con la formación de diamantes. En la kimberlita , el olivino es grande y conspicuo, mientras que la lamproíta tiene tiflogopita y el lamprófiro tiene biotita y anfíbol . Todas se derivan de tipos de magma que erupcionan rápidamente a partir de pequeñas cantidades de fundido, son ricas en volátiles y óxido de magnesio , y son menos oxidantes que los fundidos del manto más comunes, como el basalto . Estas características permiten que los fundidos transporten diamantes a la superficie antes de disolverse. ^{[ 77 ]}

Las chimeneas de kimberlita pueden ser difíciles de encontrar. Se erosionan rápidamente (en pocos años tras la exposición) y tienden a tener un relieve topográfico menor que la roca circundante. Si son visibles en afloramientos, los diamantes nunca son visibles debido a su rareza. En cualquier caso, las kimberlitas suelen estar cubiertas de vegetación, sedimentos, suelos o lagos. En las búsquedas modernas, los métodos geofísicos, como los estudios aeromagnéticos , la resistividad eléctrica y la gravimetría , ayudan a identificar regiones prometedoras para la exploración. Esto se complementa con la datación isotópica y la modelización de la historia geológica. Posteriormente, los investigadores deben ir a la zona y recolectar muestras, buscando fragmentos de kimberlita o minerales indicadores . Estos últimos tienen composiciones que reflejan las condiciones en las que se forman los diamantes, como el agotamiento extremo de la fusión o las altas presiones en las eclogitas . Sin embargo, los minerales indicadores pueden ser engañosos; un enfoque mejor es la geotermobarometría , donde las composiciones de los minerales se analizan como si estuvieran en equilibrio con los minerales del manto. ^{[ 77 ]}

Encontrar kimberlitas requiere perseverancia, y solo una pequeña fracción contiene diamantes comercialmente viables. Los únicos descubrimientos importantes desde aproximadamente 1980 se han producido en Canadá. Dado que las minas existentes tienen una vida útil de tan solo 25 años, podría haber escasez de nuevos diamantes naturales en el futuro. ^{[ 77 ]}

Los diamantes se datan analizando inclusiones mediante la desintegración de isótopos radiactivos. Según la abundancia de elementos, se puede observar la desintegración de rubidio a estroncio , samario a neodimio , uranio a plomo , argón-40 a argón-39 o renio a osmio . Los encontrados en kimberlitas tienen edades que van desde 1 a 3.5 mil millones de años , y puede haber múltiples edades en la misma kimberlita, lo que indica múltiples episodios de formación de diamantes. Las kimberlitas en sí son mucho más jóvenes. La mayoría de ellas tienen edades entre decenas de millones y 300 millones de años, aunque hay algunas excepciones más antiguas (Argyle, Premier y Wawa). Por lo tanto, las kimberlitas se formaron independientemente de los diamantes y solo sirvieron para transportarlos a la superficie. ^{[ 32 ] [ 77 ]} Las kimberlitas también son mucho más jóvenes que los cratones a través de los cuales han erupcionado. Se desconoce la razón de la ausencia de kimberlitas más antiguas, pero sugiere que hubo algún cambio en la química del manto o en la tectónica. Ninguna kimberlita ha entrado en erupción en la historia de la humanidad. ^{[ 77 ]}

La mayoría de los diamantes de calidad gema provienen de profundidades de 150 a 250  km en la litosfera . Dichas profundidades se encuentran debajo de los cratones en las quillas del manto , la parte más gruesa de la litosfera. Estas regiones tienen la presión y la temperatura suficientemente altas como para permitir la formación de diamantes y no presentan convección, por lo que los diamantes pueden almacenarse durante miles de millones de años hasta que una erupción de kimberlita los libera. ^{[ 77 ]}

Las rocas huésped en una quilla del manto incluyen harzburgita y lherzolita , dos tipos de peridotita . El tipo de roca más dominante en el manto superior , la peridotita es una roca ígnea compuesta principalmente por los minerales olivino y piroxeno ; es baja en sílice y alta en magnesio . Sin embargo, los diamantes en la peridotita rara vez sobreviven al viaje a la superficie. ^{[ 77 ]} Otra fuente común que sí mantiene los diamantes intactos es la eclogita , una roca metamórfica que generalmente se forma a partir del basalto cuando una placa oceánica se hunde en el manto en una zona de subducción . ^{[ 32 ]}

Una fracción menor de diamantes (se han estudiado alrededor de 150) proviene de profundidades de 330 a 660  km, una región que incluye la zona de transición . Se formaron en eclogita, pero se distinguen de los diamantes de origen menos profundo por las inclusiones de majorita (una forma de granate con exceso de silicio). Una proporción similar de diamantes proviene del manto inferior a profundidades entre 660 y 800  km. ^{[ 32 ]}

El diamante es termodinámicamente estable a altas presiones y temperaturas, y la transición de fase del grafito ocurre a temperaturas más elevadas a medida que aumenta la presión. Por lo tanto, bajo los continentes se estabiliza a temperaturas de 950  grados Celsius y presiones de 4,5 gigapascales, lo que corresponde a profundidades de 150  kilómetros o más. En las zonas de subducción, que son más frías, se estabiliza a temperaturas de 800  °C y presiones de 3,5  gigapascales. A profundidades mayores de 240  km, se encuentran fases metálicas de hierro-níquel y es probable que el carbono esté disuelto en ellas o en forma de carburos . Por lo tanto, el origen más profundo de algunos diamantes puede reflejar entornos de crecimiento inusuales. ^{[ 32 ] [ 77 ]}

En 2018 se encontraron las primeras muestras naturales conocidas de una fase de hielo denominada Hielo VII  como inclusiones en muestras de diamante. Estas inclusiones se formaron a profundidades comprendidas entre los 400 y los 800 km, abarcando el manto superior e inferior, y proporcionan evidencia de fluidos ricos en agua a dichas profundidades. ^{[ 86 ] [ 87 ]}

El manto tiene aproximadamente mil millones de gigatoneladas de carbono (en comparación, el sistema atmósfera-océano tiene alrededor de 44 000 gigatoneladas). ^{[ 88 ]} El carbono tiene dos isótopos estables , ¹² C y ¹³ C , en una proporción aproximada de 99:1 en masa. ^{[ 77 ]} Esta proporción tiene un amplio rango en los meteoritos, lo que implica que también varió mucho en la Tierra primitiva. También puede ser alterada por procesos superficiales como la fotosíntesis . La fracción generalmente se compara con una muestra estándar usando una proporción δ ¹³ C expresada en partes por mil. Las rocas comunes del manto, como basaltos, carbonatitas y kimberlitas, tienen proporciones entre -8 y -2. En la superficie, los sedimentos orgánicos tienen un promedio de -25, mientras que los carbonatos tienen un promedio de 0. ^{[ 32 ]}

Las poblaciones de diamantes de diferentes orígenes presentan distribuciones de δ¹³C ^que varían notablemente. Los diamantes peridotíticos se encuentran mayoritariamente dentro del rango típico del manto; los diamantes eclogíticos tienen valores de -40 a +3, aunque el pico de la distribución se sitúa en el rango del manto. Esta variabilidad implica que no se forman a partir de carbono primordial (que ha residido en el manto desde la formación de la Tierra). En cambio, son el resultado de procesos tectónicos, aunque (dadas las edades de los diamantes) no necesariamente los mismos procesos tectónicos que actúan en la actualidad. ^{[ 77 ]} El carbono formador de diamantes se origina en los primeros 700 kilómetros (430  millas) aproximadamente del manto superior más cercano a la superficie, conocido como astenosfera . ^{[ 32 ]}

Los diamantes en el manto se forman mediante un proceso metasomático en el que un fluido o fundido de C–O–H–N–S disuelve los minerales de una roca y los reemplaza con nuevos minerales. (El término vago C–O–H–N–S se usa comúnmente porque se desconoce su composición exacta). Los diamantes se forman a partir de este fluido ya sea por reducción de carbono oxidado (por ejemplo, CO₂ _o CO₃ ₎ o por oxidación de una fase reducida como el metano . ^{[ 32 ]}

Mediante sondas como la luz polarizada, la fotoluminiscencia y la catodoluminiscencia , se puede identificar una serie de zonas de crecimiento en los diamantes. El patrón característico de los diamantes de la litosfera consiste en una serie de zonas casi concéntricas con oscilaciones muy finas en la luminiscencia y episodios alternos en los que el carbono es reabsorbido por el fluido y luego vuelve a crecer. Los diamantes de debajo de la litosfera tienen una textura más irregular, casi policristalina, lo que refleja las temperaturas y presiones más altas, así como el transporte de los diamantes por convección. ^{[ 77 ]}

La evidencia geológica respalda un modelo en el que el magma de kimberlita asciende a una velocidad de 4 a 20 metros por segundo, creando una vía ascendente mediante la fracturación hidráulica de la roca. A medida que disminuye la presión, una fase de vapor se exsuelve del magma, lo que ayuda a mantenerlo fluido. En la superficie, la erupción inicial explota a través de fisuras a altas velocidades (más de 200 m/s (450 mph) ). Luego, a presiones más bajas, la roca se erosiona, formando una chimenea y produciendo roca fragmentada ( brecha ). A medida que la erupción disminuye, se produce una fase piroclástica y, posteriormente, el metamorfismo y la hidratación dan lugar a serpentinitas . ^{[ 77 ]}  

En casos excepcionales, se han encontrado diamantes que contienen una cavidad dentro de la cual se halla un segundo diamante. El primer diamante doble, el Matryoshka , fue hallado por Alrosa en Yakutia , Rusia, en 2019. ^{[ 89 ]} Otro fue hallado en el yacimiento de diamantes de Ellendale, en Australia Occidental, en 2021. ^{[ 90 ]}

Aunque los diamantes son raros en la Tierra , son muy comunes en el espacio. En los meteoritos , alrededor del tres por ciento del carbono se encuentra en forma de nanodiamantes , con diámetros de unos pocos nanómetros. Los diamantes suficientemente pequeños pueden formarse en el frío del espacio porque su menor energía superficial los hace más estables que el grafito. Las firmas isotópicas de algunos nanodiamantes indican que se formaron fuera del Sistema Solar, en estrellas. ^{[ 91 ]}

Los experimentos a alta presión predicen que grandes cantidades de diamantes se condensan a partir del metano en una "lluvia de diamantes" en los planetas gigantes de hielo Urano y Neptuno . ^{[ 92 ] [ 93 ] [ 94 ]} Algunos planetas extrasolares podrían estar compuestos casi en su totalidad de diamante. ^{[ 95 ]}

Es posible que existan diamantes en estrellas ricas en carbono, especialmente enanas blancas . Una teoría sobre el origen del carbonado , la forma más dura de diamante, es que se originó en una enana blanca o supernova . ^{[ 96 ] [ 97 ]} Los diamantes formados en las estrellas podrían haber sido los primeros minerales. ^{[ 98 ]}

La dispersión de la luz blanca en colores espectrales es la característica gemológica principal de los diamantes. En el siglo XX, los expertos en gemología desarrollaron métodos para clasificar diamantes y otras piedras preciosas basándose en las características más importantes para su valor. Cuatro características, conocidas informalmente como las cuatro C , se utilizan actualmente como descriptores básicos de los diamantes: su masa en quilates (un quilate equivale a 0,2  gramos), el tallado (la calidad del tallado se clasifica según las proporciones , la simetría y el pulido ), el color (cuán cerca del blanco o incoloro; en el caso de los diamantes de fantasía, cuán intenso es su tono) y la claridad (cuán libre de inclusiones ). Un diamante grande e impecable se conoce como un diamante modelo . ^{[ 99 ]}

Existe un gran comercio de diamantes de calidad gema. Aunque la mayoría de los diamantes de calidad gema se venden recién pulidos, existe un mercado bien establecido para la reventa de diamantes pulidos (por ejemplo, casas de empeño, subastas, joyerías de segunda mano, diamantistas, bolsas, etc.). Una característica distintiva del comercio de diamantes de calidad gema es su notable concentración: el comercio mayorista y el tallado de diamantes se limitan a solo unos pocos lugares; en 2003, el 92% de los diamantes del mundo se tallaron y pulieron en Surat , India . ^{[ 100 ]} Otros centros importantes de tallado y comercio de diamantes son el distrito de diamantes de Amberes en Bélgica , donde tiene su sede el Instituto Gemológico Internacional , Londres , el Distrito de Diamantes en la ciudad de Nueva York , el Distrito de la Bolsa de Diamantes en Tel Aviv y Ámsterdam . Un factor que contribuye es la naturaleza geológica de los depósitos de diamantes: varias grandes minas primarias de chimeneas de kimberlita representan cada una porciones significativas de la cuota de mercado (como la mina Jwaneng en Botswana, que es una única mina a cielo abierto que puede producir entre 12.500.000 y 15.000.000 de quilates (2.500 y 3.000 kg) de diamantes por año ^{[ 101 ]} ). 

La producción y distribución de diamantes está en gran medida consolidada en manos de unos pocos actores clave y concentrada en los centros tradicionales de comercio de diamantes, siendo Amberes el más importante, donde se maneja el 80% de todos los diamantes en bruto , el 50% de todos los diamantes tallados y más del 50% de todos los diamantes en bruto, tallados e industriales combinados. ^{[ 102 ]} Esto convierte a Amberes en una "capital mundial del diamante" de facto. ^{[ 103 ]} La ciudad de Amberes también alberga la Antwerpsche Diamantkring , creada en 1929 para convertirse en la primera y mayor bolsa de diamantes dedicada a los diamantes en bruto. ^{[ 104 ]} Otro importante centro de diamantes es la ciudad de Nueva York, donde se vende casi el 80% de los diamantes del mundo, incluidas las ventas en subasta. ^{[ 102 ]}

La empresa De Beers , como la mayor empresa minera de diamantes del mundo, ostenta una posición dominante en la industria, y lo ha hecho desde poco después de su fundación en 1888 por el empresario británico Cecil Rhodes . De Beers es actualmente el mayor operador mundial de instalaciones de producción de diamantes (minas) y canales de distribución de diamantes de calidad gema. The Diamond Trading Company (DTC) es una subsidiaria de De Beers y comercializa diamantes en bruto de las minas operadas por De Beers. De Beers y sus subsidiarias poseen minas que producen alrededor del 40% de la producción mundial anual de diamantes. Durante la mayor parte del siglo XX, más del 80% de los diamantes en bruto del mundo pasaron por De Beers, ^{[ 105 ]} pero entre 2001 y 2009 la cifra había disminuido a alrededor del 45%, ^{[ 106 ]} y para 2013 la cuota de mercado de la empresa había disminuido aún más a alrededor del 38% en términos de valor e incluso menos en volumen. ^{[ 107 ]} De Beers vendió la gran mayoría de sus reservas de diamantes a finales de la década de 1990 y principios de la de 2000 ^{[ 108 ]} y el resto representa en gran medida existencias en proceso (diamantes que se están clasificando antes de la venta). ^{[ 109 ]} Esto fue ampliamente documentado en la prensa ^{[ 110 ]} pero sigue siendo poco conocido por el público en general.

Como parte de la reducción de su influencia, De Beers se retiró de la compra de diamantes en el mercado abierto en 1999 y dejó de comprar, a finales de 2008, diamantes rusos extraídos por la mayor empresa de diamantes rusa Alrosa . ^{[ 111 ]} A partir de enero de 2011, De Beers afirma que solo vende diamantes de los siguientes cuatro países: Botsuana, Namibia, Sudáfrica y Canadá. ^{[ 112 ]} Además de Alrosa, otras importantes empresas mineras de diamantes incluyen BHP , que es la mayor empresa minera del mundo; ^{[ 113 ]} Rio Tinto , propietaria de las minas de diamantes Argyle (100%), Diavik (60%) y Murowa (78%); ^{[ 114 ]} y Petra Diamonds , propietaria de varias minas de diamantes importantes en África.

Más adelante en la cadena de suministro, los miembros de la Federación Mundial de Bolsas de Diamantes (WFDB) actúan como intermediarios para el intercambio mayorista de diamantes, comercializando tanto diamantes pulidos como en bruto. La WFDB está compuesta por bolsas de diamantes independientes en los principales centros de corte, como Tel Aviv, Amberes, Johannesburgo y otras ciudades de Estados Unidos, Europa y Asia. ^{[ 45 ]} En 2000, la WFDB y la Asociación Internacional de Fabricantes de Diamantes establecieron el Consejo Mundial del Diamante para prevenir el comercio de diamantes utilizados para financiar guerras y actos inhumanos. Las actividades adicionales de la WFDB incluyen el patrocinio del Congreso Mundial del Diamante cada dos años, así como la creación del Consejo Internacional del Diamante (IDC) para supervisar la clasificación de los diamantes. ^{[ 115 ]}

Una vez adquiridos por los Sightholders (término registrado que se refiere a las empresas que tienen un contrato de suministro de tres años con DTC), los diamantes se cortan y pulen para su venta como gemas (las piedras "industriales" se consideran un subproducto del mercado de gemas; se utilizan como abrasivos). ^{[ 116 ]} El corte y pulido de diamantes en bruto es una habilidad especializada que se concentra en un número limitado de lugares en todo el mundo. ^{[ 116 ]} Los centros tradicionales de corte de diamantes son Amberes, Ámsterdam , Johannesburgo, Nueva York y Tel Aviv. Recientemente, se han establecido centros de corte de diamantes en China, India, Tailandia , Namibia y Botsuana. ^{[ 116 ]} Los centros de corte con menor costo de mano de obra, especialmente Surat en Gujarat, India , manejan una mayor cantidad de diamantes de menor quilate, mientras que es más probable que se manejen cantidades menores de diamantes más grandes o más valiosos en Europa o América del Norte. La reciente expansión de esta industria en India, que emplea mano de obra de bajo costo, ha permitido preparar diamantes más pequeños como gemas en mayores cantidades de lo que antes era económicamente viable. ^{[ 102 ]}

Los diamantes preparados como gemas se venden en bolsas de diamantes llamadas bourses . Existen 28 bourses de diamantes registradas en el mundo. ^{[ 117 ]} Las bourses son el último paso estrictamente controlado en la cadena de suministro de diamantes; los mayoristas e incluso los minoristas pueden comprar lotes relativamente pequeños de diamantes en las bours, después de lo cual se preparan para la venta final al consumidor. Los diamantes pueden venderse ya engastados en joyas o sin engastar ("sueltos"). Según Rio Tinto, en 2002 los diamantes producidos y lanzados al mercado se valoraron en 9  mil millones de dólares estadounidenses como diamantes en bruto, 14  mil millones de dólares estadounidenses después de ser tallados y pulidos, 28  mil millones de dólares estadounidenses en joyería de diamantes al por mayor y 57  mil millones de dólares estadounidenses en ventas minoristas. ^{[ 118 ]}

Corte

Los diamantes en bruto extraídos se convierten en gemas mediante un proceso de varias etapas llamado "tallado". Los diamantes son extremadamente duros, pero también frágiles y pueden romperse con un solo golpe. Por lo tanto, el tallado de diamantes se considera tradicionalmente un procedimiento delicado que requiere habilidad, conocimiento científico, herramientas y experiencia. Su objetivo final es producir una joya facetada donde los ángulos específicos entre las facetas optimicen el brillo del diamante, es decir, la dispersión de la luz blanca, mientras que el número y el área de las facetas determinarán el peso del producto final. La reducción de peso durante el tallado es significativa y puede ser del orden del 50%. ^{[ 119 ]} Se consideran varias formas posibles, pero la decisión final a menudo se determina no solo por consideraciones científicas, sino también prácticas. Por ejemplo, el diamante puede estar destinado a exhibición o a ser usado, en un anillo o un collar, solo o rodeado de otras gemas de cierto color y forma. ^{[ 120 ]} Algunos de ellos pueden considerarse clásicos, como los diamantes redondos , en forma de pera , marquesa , ovalados , corazones y flechas , etc. Algunos de ellos son especiales, producidos por ciertas compañías, por ejemplo, los diamantes Phoenix , Cushion , Sole Mio , etc. ^{[ 121 ]}

La parte más laboriosa del tallado es el análisis preliminar de la piedra en bruto. Este análisis debe abordar una gran cantidad de cuestiones, conlleva mucha responsabilidad y, por lo tanto, puede durar años en el caso de diamantes únicos. Se consideran las siguientes cuestiones:

• La dureza del diamante y su capacidad de fractura dependen en gran medida de la orientación cristalina. Por lo tanto, se analiza la estructura cristalográfica del diamante que se va a cortar mediante difracción de rayos X para seleccionar las direcciones de corte óptimas.
• La mayoría de los diamantes contienen inclusiones visibles que no son de diamante y defectos cristalinos. El tallador debe decidir qué defectos se eliminarán durante el tallado y cuáles se pueden conservar.
• Partir un diamante con un martillo es difícil; un golpe bien calculado y en ángulo puede cortarlo pieza por pieza, pero también puede dañarlo. Como alternativa, se puede cortar con una sierra de diamante , un método más fiable. ^{[ 120 ] [ 122 ]}

Tras el corte inicial, el diamante se moldea en numerosas etapas de pulido. A diferencia del corte, que es una operación responsable pero rápida, el pulido elimina material mediante erosión gradual y requiere mucho tiempo. La técnica asociada está bien desarrollada; se considera una rutina y puede ser realizada por técnicos. ^{[ 123 ]} Después del pulido, el diamante se vuelve a examinar para detectar posibles defectos, ya sean residuales o inducidos por el proceso. Estos defectos se disimulan mediante diversas técnicas de mejora del diamante , como el repulido, el relleno de grietas o la disposición ingeniosa de la piedra en la joya. Las inclusiones no diamantinas restantes se eliminan mediante perforación láser y relleno de los huecos producidos. ^{[ 41 ]}

Marketing

El marketing ha influido significativamente en la imagen del diamante como una materia prima valiosa.

NW Ayer & Son , la agencia de publicidad contratada por De Beers a mediados del siglo XX, logró revitalizar el mercado estadounidense de diamantes y creó nuevos mercados en países donde no existía tradición diamantífera. El marketing de NW Ayer incluía la colocación de productos , publicidad centrada en el diamante en sí, en lugar de la marca De Beers, y asociaciones con celebridades y miembros de la realeza. Sin publicitar la marca De Beers, esta también anunciaba los diamantes de sus competidores, ^{[ 124 ]} pero esto no representaba un problema, ya que De Beers dominó el mercado de diamantes durante todo el siglo XX. La cuota de mercado de De Beers cayó temporalmente al segundo lugar en el mercado global, por debajo de Alrosa, tras la crisis económica mundial de 2008, hasta menos del 29% en términos de quilates extraídos, en lugar de vendidos. ^{[ 125 ]} La campaña duró décadas, pero se suspendió efectivamente a principios de 2011. De Beers sigue anunciando diamantes, pero la publicidad ahora promociona principalmente sus propias marcas o líneas de productos con licencia, en lugar de productos de diamantes completamente "genéricos". ^{[ 125 ]} La campaña se capturó quizás mejor con el eslogan " un diamante es para siempre ". ^{[ 9 ]} Este eslogan ahora lo utiliza De Beers Diamond Jewelers, ^{[ 126 ]} una empresa de joyería que es una empresa conjunta al 50/50% entre la compañía minera De Beers y LVMH , el conglomerado de artículos de lujo.

Los diamantes de color marrón constituían una parte significativa de la producción de diamantes y se utilizaban principalmente con fines industriales. Se consideraban sin valor para la joyería (ni siquiera se evaluaban en la escala de color de los diamantes ). Tras el desarrollo de la mina de diamantes Argyle en Australia en 1986 y su comercialización, los diamantes marrones se han convertido en gemas aceptables. ^{[ 127 ] [ 128 ]} El cambio se debió principalmente a las cifras: la mina Argyle, con sus 35 000 000 quilates (7000 kg) de diamantes al año, produce aproximadamente un tercio de la producción mundial de diamantes naturales; ^{[ 129 ]} el 80 % de los diamantes de Argyle son marrones. ^{[ 130 ]} 

Los diamantes industriales se valoran principalmente por su dureza y conductividad térmica, lo que hace que muchas de las características gemológicas de los diamantes, como las 4 C , sean irrelevantes para la mayoría de las aplicaciones. El ochenta por ciento de los diamantes extraídos (equivalente a unos 135.000.000 quilates (27.000 kg) al año) no son aptos para su uso como gemas y se utilizan industrialmente. ^{[ 131 ]} Además de los diamantes extraídos, los diamantes sintéticos encontraron aplicaciones industriales casi inmediatamente después de su invención en la década de 1950; en 2014, se produjeron 4.500.000.000 quilates (900.000 kg) de diamantes sintéticos, el 90% de los cuales se produjeron en China. Aproximadamente el 90% del grano de molienda de diamante es actualmente de origen sintético. ^{[ 132 ]}  

La frontera entre los diamantes de calidad gema y los diamantes industriales está mal definida y depende en parte de las condiciones del mercado (por ejemplo, si la demanda de diamantes pulidos es alta, algunas piedras de menor calidad se pulirán para convertirlas en gemas pequeñas o de baja calidad en lugar de venderse para uso industrial). Dentro de la categoría de diamantes industriales, existe una subcategoría que comprende las piedras de menor calidad, en su mayoría opacas, conocidas como bort . ^{[ 133 ]}

El uso industrial de los diamantes se ha asociado históricamente con su dureza, lo que los convierte en el material ideal para herramientas de corte y rectificado. Al ser el material natural más duro conocido, el diamante se puede utilizar para pulir, cortar o desgastar cualquier material, incluidos otros diamantes. Las aplicaciones industriales comunes de esta propiedad incluyen brocas y sierras con punta de diamante, y el uso de polvo de diamante como abrasivo . Para estos fines se utilizan diamantes industriales menos costosos (bort), con más defectos y un color menos intenso que las gemas. ^{[ 134 ]} El diamante no es adecuado para el mecanizado de aleaciones ferrosas a altas velocidades, ya que el carbono es soluble en hierro a las altas temperaturas generadas por el mecanizado a alta velocidad, lo que provoca un desgaste mucho mayor en las herramientas de diamante en comparación con otras alternativas. ^{[ 135 ]}

Las aplicaciones especializadas incluyen su uso en laboratorios como contención para experimentos de alta presión (véase celda de yunque de diamante ), cojinetes de alto rendimiento y uso limitado en ventanas especializadas . ^{[ 133 ]} Con los continuos avances en la producción de diamantes sintéticos, las aplicaciones futuras se vuelven factibles. La alta conductividad térmica del diamante lo hace adecuado como disipador de calor para circuitos integrados en electrónica . ^{[ 136 ]}

Anualmente se extraen aproximadamente 130.000.000 de quilates (26.000 kg) de diamantes, con un valor total de casi 9.000 millones de dólares estadounidenses, y se sintetizan anualmente unos 100.000 kg (220.000 lb) . ^{[ 137 ]}    

Aproximadamente el 49% de los diamantes provienen de África central y meridional , aunque se han descubierto fuentes importantes del mineral en Canadá , India , Rusia , Brasil y Australia . ^{[ 132 ]} Se extraen de chimeneas volcánicas de kimberlita y lamproíta, que pueden traer a la superficie cristales de diamante, originados en las profundidades de la Tierra donde las altas presiones y temperaturas permiten su formación. La extracción y distribución de diamantes naturales son objeto de frecuentes controversias, como las preocupaciones sobre la venta de diamantes de sangre o diamantes de conflicto por parte de grupos paramilitares africanos . ^{[ 138 ]} La cadena de suministro de diamantes está controlada por un número limitado de empresas poderosas y también está altamente concentrada en un pequeño número de lugares alrededor del mundo.

Solo una fracción muy pequeña del mineral de diamante está compuesta por diamantes propiamente dichos. El mineral se tritura, teniendo cuidado de no destruir los diamantes más grandes, y luego se clasifica por densidad. Actualmente, los diamantes se localizan en la fracción de densidad rica en diamantes con la ayuda de fluorescencia de rayos X , tras lo cual los pasos finales de clasificación se realizan a mano. Antes de que el uso de rayos X se generalizara, ^{[ 119 ] [ 139 ]} la separación se realizaba con cintas de grasa; los diamantes tienen una mayor tendencia a adherirse a la grasa que los demás minerales del mineral. ^{[ 45 ]}

Históricamente, los diamantes se encontraban únicamente en depósitos aluviales en Guntur y el distrito de Krishna del delta del río Krishna en el sur de la India . ^{[ 140 ]} La India lideró la producción mundial de diamantes desde su descubrimiento aproximadamente en el siglo IX a. C. ^{[ 6 ] [ 141 ]} hasta mediados del siglo XVIII d. C., pero el potencial comercial de estas fuentes se había agotado a finales del siglo XVIII y, en ese momento, la India fue eclipsada por Brasil, donde se encontraron los primeros diamantes no indios en 1725. ^{[ 6 ]} Actualmente, una de las minas indias más importantes se encuentra en Panna . ^{[ 142 ]}

La extracción de diamantes de depósitos primarios (kimberlitas y lamproitas) comenzó en la década de 1870 tras el descubrimiento de los campos diamantíferos en Sudáfrica. ^{[ 143 ]} La producción ha aumentado con el tiempo y, desde entonces, se ha extraído un total acumulado de 4.500.000.000 quilates (900.000 kg) . ^{[ 144 ]} El veinte por ciento de esa cantidad se ha extraído en los últimos cinco años, y durante los últimos diez años, nueve nuevas minas han comenzado a producir; otras cuatro están a la espera de su apertura. La mayoría de estas minas se encuentran en Canadá, Zimbabue, Angola y una en Rusia. ^{[ 144 ]} 

En Estados Unidos, se han encontrado diamantes en Arkansas , Colorado , Nuevo México , Wyoming y Montana . ^{[ 145 ] [ 146 ]} En 2004, el descubrimiento de un diamante microscópico en Estados Unidos condujo al muestreo masivo de chimeneas de kimberlita en enero de 2008 en una zona remota de Montana. El Parque Estatal Crater of Diamonds en Arkansas está abierto al público y es la única mina en el mundo donde el público puede excavar en busca de diamantes. ^{[ 146 ]}

Hoy en día, la mayoría de los depósitos de diamantes comercialmente viables se encuentran en Rusia (principalmente en la República de Sajá , por ejemplo, la chimenea de Mir y la chimenea de Udachnaya ), Botsuana , Australia ( Australia del Norte y Occidental ) y la República Democrática del Congo . ^{[ 147 ]} En 2005, Rusia produjo casi una quinta parte de la producción mundial de diamantes, según el Servicio Geológico Británico . Australia cuenta con la chimenea diamantífera más rica, con una producción de la mina de diamantes Argyle que alcanzó niveles máximos de 42  toneladas métricas por año en la década de 1990. ^{[ 145 ] [ 148 ]} También hay depósitos comerciales que se explotan activamente en los Territorios del Noroeste de Canadá y Brasil. ^{[ 132 ]} Los buscadores de diamantes continúan explorando el mundo en busca de chimeneas de kimberlita y lamproíta con diamantes.

Los diamantes sintéticos son diamantes fabricados en un laboratorio, a diferencia de los diamantes extraídos de la Tierra. Los usos gemológicos e industriales del diamante han generado una gran demanda de piedras en bruto. Esta demanda se ha satisfecho en gran medida con diamantes sintéticos, que se fabrican mediante diversos procesos desde hace más de medio siglo. Sin embargo, en los últimos años ha sido posible producir diamantes sintéticos de calidad gema de tamaño considerable. ^{[ 76 ]} Es posible crear gemas sintéticas incoloras que, a nivel molecular, son idénticas a las piedras naturales y tan similares visualmente que solo un gemólogo con equipo especializado puede distinguirlas. ^{[ 154 ]}

La mayoría de los diamantes sintéticos disponibles comercialmente son amarillos y se producen mediante procesos denominados de alta presión y alta temperatura ( HPHT ). ^{[ 155 ]} El color amarillo se debe a impurezas de nitrógeno . También se pueden reproducir otros colores, como azul, verde o rosa, que resultan de la adición de boro o de la irradiación posterior a la síntesis. ^{[ 156 ]}

Otro método popular para el crecimiento de diamantes sintéticos es la deposición química de vapor (CVD). El crecimiento se produce a baja presión (por debajo de la presión atmosférica). Consiste en introducir una mezcla de gases (normalmente metano a hidrógeno en una proporción de 1:99 ) en una cámara y dividirlos en radicales químicamente activos en un plasma generado por microondas , filamento caliente , descarga de arco , soplete de soldadura o láser . ^{[ 157 ]} Este método se utiliza principalmente para recubrimientos, pero también puede producir monocristales de varios milímetros de tamaño (véase la imagen). ^{[ 137 ]}

En 2010, casi la totalidad de los 5000  millones de quilates (1000  toneladas) de diamantes sintéticos producidos anualmente se destinaban a uso industrial. Alrededor del 50 % de los 133  millones de quilates de diamantes naturales extraídos anualmente terminan en uso industrial. ^{[ 154 ] [ 158 ]} Los gastos de las empresas mineras promedian entre 40 y 60  dólares estadounidenses por quilate para diamantes naturales incoloros, mientras que los gastos de los fabricantes de diamantes sintéticos promedian 2500 dólares por quilate para diamantes sintéticos incoloros de calidad gema. ^{[ 154 ] : 79} Sin embargo, es más probable que un comprador encuentre un diamante sintético al buscar un diamante de color fantasía, ya que solo el 0,01 % de los diamantes naturales son de color fantasía, mientras que la mayoría de los diamantes sintéticos tienen algún tipo de color. ^{[ 159 ]}

• 
  Diamantes sintéticos de diversos colores cultivados mediante la técnica de alta presión y alta temperatura.
• 
  Gema incolora tallada a partir de un diamante cultivado mediante deposición química de vapor.

Un simulante de diamante es un material que no es diamante y que se utiliza para imitar su apariencia; también se le conoce como diamante. La zirconia cúbica es la más común. La moissanita ( carburo de silicio ) puede considerarse un simulante de diamante, aunque su producción es más costosa que la de la zirconia cúbica. Ambos se producen sintéticamente. ^{[ 160 ]}

Los tratamientos de mejora de diamantes son procedimientos específicos que se realizan en diamantes naturales o sintéticos (generalmente aquellos ya tallados y pulidos), diseñados para mejorar las características gemológicas de la piedra de una o varias maneras. Estos incluyen la perforación láser para eliminar inclusiones, la aplicación de selladores para rellenar grietas, tratamientos para mejorar el grado de color de un diamante blanco y tratamientos para darle colores fantasía a un diamante blanco. ^{[ 161 ]}

Los recubrimientos se utilizan cada vez más para dar a un simulante de diamante, como la zirconia cúbica, una apariencia más similar a la del diamante. Una de estas sustancias es el carbono tipo diamante , un material carbonáceo amorfo con algunas propiedades físicas parecidas a las del diamante. La publicidad sugiere que dicho recubrimiento transferiría algunas de estas propiedades del diamante a la piedra recubierta, mejorando así el simulante de diamante. Técnicas como la espectroscopia Raman deberían permitir identificar fácilmente este tipo de tratamiento. ^{[ 162 ]}

Las primeras pruebas de identificación de diamantes incluían una prueba de rayado que se basaba en la dureza superior del diamante. Esta prueba es destructiva, ya que un diamante puede rayar a otro, y rara vez se utiliza hoy en día. En cambio, la identificación de diamantes se basa en su conductividad térmica superior. Las sondas térmicas electrónicas se utilizan ampliamente en los centros gemológicos para separar los diamantes de sus imitaciones. Estas sondas constan de un par de termistores alimentados por batería montados en una fina punta de cobre. Un termistor funciona como dispositivo de calentamiento, mientras que el otro mide la temperatura de la punta de cobre: ​​si la piedra que se está probando es un diamante, conducirá la energía térmica de la punta con la suficiente rapidez como para producir una caída de temperatura medible. Esta prueba dura entre dos y tres segundos. ^{[ 163 ]}

Mientras que la sonda térmica puede separar los diamantes de la mayoría de sus simulantes, distinguir entre varios tipos de diamante, por ejemplo sintético o natural, irradiado o no irradiado, etc., requiere técnicas ópticas más avanzadas. Estas técnicas también se utilizan para algunos simulantes de diamantes, como el carburo de silicio , que superan la prueba de conductividad térmica. Las técnicas ópticas pueden distinguir entre diamantes naturales y sintéticos. También pueden identificar la gran mayoría de los diamantes naturales tratados. ^{[ 164 ]} Nunca se han encontrado cristales "perfectos" (a nivel de red atómica), por lo que tanto los diamantes naturales como los sintéticos siempre poseen imperfecciones características, derivadas de las circunstancias de su crecimiento cristalino, que permiten distinguirlos entre sí. ^{[ 165 ]}

Los laboratorios utilizan técnicas como la espectroscopia, la microscopía y la luminiscencia bajo luz ultravioleta de onda corta para determinar el origen de un diamante. ^{[ 164 ]} También utilizan instrumentos especialmente diseñados para ayudarlos en el proceso de identificación. Dos instrumentos de análisis son el DiamondSure y el DiamondView , ambos producidos por el DTC y comercializados por el GIA. ^{[ 166 ]}

Se pueden realizar varios métodos para identificar diamantes sintéticos, dependiendo del método de producción y del color del diamante. Los diamantes CVD generalmente se pueden identificar por una fluorescencia naranja. Los diamantes de color D-J se pueden examinar con el Diamond Spotter del Instituto Gemológico Suizo ^{[ 167 ]} . Las piedras en el rango de color D-Z se pueden examinar con el espectrómetro UV/visible DiamondSure, una herramienta desarrollada por De Beers. ^{[ 165 ]} De manera similar, los diamantes naturales generalmente tienen pequeñas imperfecciones y defectos, como inclusiones de material extraño, que no se ven en los diamantes sintéticos.

Los dispositivos de detección del tipo de diamante permiten distinguir entre diamantes naturales y diamantes potencialmente sintéticos. Estos últimos requieren un análisis más exhaustivo en un laboratorio especializado. Algunos ejemplos de dispositivos de detección comerciales son D-Screen (WTOCD / HRD Antwerp), Alpha Diamond Analyzer (Bruker / HRD Antwerp) y D-Secure (DRC Techno).