Vì sao có kim cương nhân tạo mà không sản xuất vàng nhân tạo?
 

Ngày nay, kim cương nhân tạo không còn là điều xa lạ. Chúng được tạo ra trong phòng thí nghiệm, có cấu trúc, độ cứng và vẻ đẹp gần như giống hệt kim cương tự nhiên, nhưng giá thành rẻ hơn nhiều. Nhờ đó, ngày nay kim cương không còn là thứ chỉ các thành viên hoàng gia hay giới quý tộc, giới siêu giàu mới có thể chạm tới. Ngay cả với người bình thường, ước mơ sở hữu món đồ trang sức bằng kim cương không còn quá xa vời.

Kim cương đắt giá hơn vàng rất nhiều mà còn có thể "bình dân hóa" nhờ sản xuất nhân tạo, vậy tại sao chúng ta không sản xuất vàng nhân tạo, trong khi nhu cầu về kim loại quý này luôn rất cao? Đó là thắc mắc của không ít người.

Tuy nhiên, điều khiến nhiều người băn khoăn thắc mắc là vì sao thị trường có đầy kim cương nhân tạo mà không có vàng nhân tạo? Nguyên nhân là việc sản xuất vàng nhân tạo gần như không khả thi.
Bản chất khác nhau giữa việc sản xuất nhân tạo vàng và kim cương

Lý do người ta sản xuất kim cương nhân tạo mà không sản xuất vàng nhân tạo nằm ở tính khả thi và hiệu quả kinh tế. Vàng và kim cương giống nhau ở sự quý hiếm, nhưng việc sản xuất chúng lại có bản chất khác nhau.

Để lý giải điều này, bạn cần hiểu về cấu tạo của chúng. Vàng là một nguyên tố (nguyên tố là tập hợp các nguyên tử cùng loại, là chất tinh khiết, không thể bị phân hủy thành các chất đơn giản hơn bằng các phản ứng hóa học thông thường), được tạo thành từ các nguyên tử Au. Nó không phải là hợp chất hay tinh thể của nhiều nguyên tử khác nhau, mà là một nguyên tố hóa học ổn định trong tự nhiên.

Còn kim cương là một dạng kết tinh của nguyên tố Carbon (C). Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao, các nguyên tử carbon liên kết chặt chẽ với nhau theo cấu trúc tứ diện, tạo thành tinh thể kim cương (cũng là carbon nhưng ở điều kiện khác sẽ tạo ra dạng phân tử có cấu trúc khác, tạo thành vật liệu khác, chẳng hạn như than).

Điều này có nghĩa là, để sản xuất kim cương nhân tạo, chúng ta chỉ cần tạo ra điều kiện địa chất (áp suất và nhiệt độ cao) để "nén" carbon thành kim cương chứ không cần sản xuất ra nguyên tử carbon. Trong khi đó nếu muốn sản xuất vàng nhân tạo, ta cần tạo ra nguyên tử vàng từ các hạt nhỏ hơn, điều này đòi hỏi sự can thiệp ở cấp độ hạt nhân.

Nói ngắn gọn, tạo kim cương là “xếp lại các nguyên tử”, còn tạo vàng là “chế ra nguyên tử mới” — và đây là ranh giới giữa kỹ thuật công nghiệp và vật lý hạt nhân.

Vì sao vàng nhân tạo gần như bất khả thi?

Kim cương nhân tạo đã được con người sản xuất thành công từ những năm 1950, với hai phương pháp chính:

- Phương pháp HPHT (High Pressure, High Temperature): Mô phỏng điều kiện tự nhiên bằng cách tạo nhiệt độ và áp suất cực cao để ép carbon kết tinh thành kim cương.

- Phương pháp CVD (Chemical Vapor Deposition): Dùng khí có chứa carbon (như methane) trong buồng phản ứng và làm lắng đọng các nguyên tử carbon từng lớp lên nền kim cương để hình thành tinh thể mới.

Ngày nay, kim cương nhân tạo có thể đạt đến chất lượng và độ tinh khiết tương đương, thậm chí vượt trội kim cương tự nhiên. Đặc biệt, chi phí sản xuất thấp hơn và thân thiện với môi trường hơn khiến kim cương nhân tạo được đón nhận rộng rãi trong ngành trang sức và công nghiệp.

Còn vàng thì sao? Trên thực tế, con người đã từng sản xuất được vàng nhân tạo, nhưng chỉ ở trong môi trường thí nghiệm, và việc này không hề đơn giản như nhiều người nghĩ. Việc tạo ra nguyên tử vàng từ loại nguyên tử khác chỉ có thể xảy ra bằng cách thay đổi cấu trúc hạt nhân, nghĩa là chuyển đổi nguyên tố này thành nguyên tố khác – một lĩnh vực thuộc về vật lý hạt nhân chứ không còn là hóa học hay công nghệ vật liệu.

Năm 1980, nhà vật lý Glenn Seaborg (người từng đoạt giải Nobel) đã thành công trong việc biến chì thành vàng bằng cách bắn phá các nguyên tử chì bằng neutron trong máy gia tốc hạt. Kết quả là một số hạt nhân chì đã biến đổi thành vàng – một cách thực tế để "luyện vàng" đúng nghĩa.

Tuy nhiên, quá trình này cực kỳ tốn kém về năng lượng, thiết bị và thời gian. Lượng vàng tạo ra cực kỳ nhỏ, không đủ để ứng dụng thực tế. Một phần vàng tạo ra còn bị nhiễm phóng xạ nhẹ, không an toàn để sử dụng trong đời sống hàng ngày.

Do đó, dù có thể sản xuất vàng bằng phương pháp biến đổi hạt nhân, chi phí sẽ cao hơn hàng triệu, hàng tỷ lần so với việc khai thác vàng tự nhiên, điều này khiến nó không có ý nghĩa kinh tế.

Sự khác biệt lớn nhất giữa sản xuất nhân tạo vàng và kim cương nằm ở chỗ: Sản xuất kim cương nhân tạo là quy trình công nghiệp, có thể thực hiện bằng máy móc với nguyên liệu phổ biến (carbon); còn sản xuất vàng nhân tạo lại là quá trình hạt nhân, đòi hỏi công nghệ như trong các trung tâm nghiên cứu nguyên tử, sử dụng năng lượng cực cao và thiết bị siêu đắt đỏ.

Một nhà máy kim cương nhân tạo hiện nay có thể tạo ra hàng trăm viên mỗi ngày, nhưng nếu muốn “sản xuất” vàng bằng máy gia tốc hạt, chi phí để tạo ra 1 gram vàng có thể cao gấp hàng tỷ lần giá trị của chính nó.
Vàng trên Trái đất không bao giờ hao hụt

Một lý do sâu xa hơn khiến con người không quá bận tâm đến việc tạo ra vàng nhân tạo là bởi vàng rất bền vững. Nó không bị oxy hóa, không bị ăn mòn, không phai màu theo thời gian – khác với nhiều vật liệu khác.

Nói cách khác, vàng gần như "vĩnh cửu" trong điều kiện tự nhiên. Lượng vàng khai thác ra từ thời cổ đại cho đến nay vẫn còn tồn tại trong vòng quay kinh tế. Gần như không có sự thất thoát vàng trong tự nhiên, nên việc "sản xuất thêm" là không cần thiết – trừ khi nhu cầu thực sự vượt xa nguồn cung, điều chưa từng xảy ra.

Kim cương, dù lấp lánh, vẫn có thể nhân tạo hóa — vì thế giá của nó đang giảm dần theo thời gian. Nhưng vàng thì không, bởi loài người không thể tái tạo nguyên tố vàng bằng công nghệ thông thường. Chính việc con người không thể làm ra vàng khiến nó trở thành chuẩn mực của giá trị và sự bền vững trong suốt lịch sử loài người.

Tóm lại, kim cương nhân tạo có thể được sản xuất hàng loạt vì nó chỉ là dạng đặc biệt của carbon, còn vàng là một nguyên tố hóa học, nên để tạo ra nó, chúng ta phải thay đổi cấu trúc hạt nhân của vật chất – điều vượt xa khả năng công nghiệp hiện nay.

Con người đã có thể tạo ra vật liệu cứng hơn kim cương, sáng hơn kim loại, nhưng sản xuất ra nguyên tố quý như vàng để cung cấp cho thị trường vẫn là câu chuyện của tương lai vô cùng xa– nếu không muốn nói là bất khả thi.

Và có lẽ, cũng chính vì thế mà giá trị của vàng chỉ tăng chứ không giảm, nó luôn là biểu tượng của sự vĩnh cửu, không thể nhân bản.



VietBF@ Sưu tập