연금술(Alchemy)의 진화 -Diamond

• 

다이아몬드는 특별한 극한 상태에서만 만들어진다. 5만 기압 이상의 압력과 1000도 정도의 온도가 필요하다. 그래서 천연 다이아몬드는 안정된 대륙판의 수백 킬로미터 깊은 곳이나 운석이 충돌하는 과정에서나 만들어질 수 있다. 아주 드물기는 하지만 우주 공간에서 만들어진 운석과 함께 지표면에 떨어진 다이아몬드도 있다.

결국 대부분의 천연 다이아몬드는 우리의 손이 닿을 수 없는 땅속 깊은 곳에 있는 셈이다. 우리가 다이어몬드를 얻기 위해서는 다이아몬드가 지표면 근처로 올라와 줘야만 한다. 그렇다면 한 가지 방법뿐이다. 땅속 깊은 곳에서 격렬한 화산 폭발이 일어나는 것이다. 주로 남아프리카와 러시아에 분포하고 있는 킴벌라이트 광관(鑛管)들은 10억년에서 30억년 전에 그런 폭발이 일어났던 곳이다.

멕시코 과학자들이 데킬라를 이용해 다이아몬드를 만드는 방법을 개발했다. 과학자들은 한 병에 3달러짜리 데킬라로 다이아몬드를 만드는 데 충분하다고 말했다.

데킬라는 용설란 수액을 발효시켜 만든 값싼 증류주다. 이걸 부(富)와 사랑을 상징하는 보석으로 변환시키는 현대판 연금술이 등장한 것이다. 이렇게 만들어진 다이아몬드는 전자현미경으로 겨우 볼 정도이지만 산업용으로는 유용하게 쓸 수 있다고 한다.

인조 다이아몬드를 만드는 현대판 연금술이 처음 등장한 것은 1955년이었다. 3000도 이상으로 뜨겁게 가열한 흑연을 10만 기압 이상으로 압축해야만 했다. 보석용으로 쓸 수 있는 다이아몬드는 1971년에 처음 만들어졌다. 오늘날 대부분의 공업용 다이아몬드는 고온고압법으로 생산된다.

1981년에 일본에서 수정(水晶) 용기에 넣은 메탄과 수소 기체를 마이크로파로 800도까지 가열할 때 만들어지는 플라즈마를 이용하는 '화학증착법'이 개발되었다. 플라즈마 상태의 탄소가 기판의 표면에 다이아몬드 구조로 달라붙으면서 얇은 막이 만들어진다.

현대판 연금술은 다이아몬드에 대한 우리의 인식을 바꿔놓을 것이다. 다이아몬드의 용도도 확대되고 있다. 불순물을 도핑한 전기 전도성 다이아몬드로 만든 전극으로 오염된 폐수에서 유기물을 제거할 수 있다. 실리콘을 대체하는 새로운 반도체도 개발되고 있다. 초고압과 같은 극한 상황에서 사용하는 탐침도 만든다.
(BBC 12일 보도)