Tại sao có thể sản xuất kim cương nhân tạo còn vàng thì không?
(Thị trường tài chính) - Kim cương đã bước vào kỷ nguyên sản xuất công nghiệp, nhưng vàng vẫn chỉ là “giấc mơ” của nền vật lý hạt. Vậy tại sao chúng ta có thể chế tạo kim cương với quy mô thương mại trong khi vàng nhân tạo vẫn chỉ là thí nghiệm khoa học?
Khác nhau từ bản chất
Về mặt hóa học và vật lý, kim cương và vàng đại diện cho hai trạng thái hoàn toàn khác nhau.
Kim cương về bản chất là một dạng tinh thể của nguyên tố carbon, tức là cùng một nguyên tố nhưng ở cấu trúc tinh thể khác (diamond vs. graphite). Vì vậy nhiệm vụ “làm kim cương” là đưa carbon vào một cấu trúc tinh thể đặc thù, điều có thể tái tạo bằng máy móc ở điều kiện được kiểm soát.
Ngược lại, vàng (Au) là một nguyên tố hóa học riêng biệt. Để “tạo” vàng từ vật liệu khác phải thay đổi số proton trong hạt nhân, tức là phản ứng hạt nhân chứ không chỉ đơn giản là phản ứng hóa học thông thường nữa.
Công nghệ và khả năng thương mại hóa
Ngành kim cương nhân tạo hiện nay đã đạt được nhiều thành tựu. Các nhà khoa học đã tìm ra nhiều cách để "trồng kim cương" trong phòng thí nghiệm. Phổ biến nhất có thể kể tới là phương pháp HPHT, tái tạo áp suất và nhiệt độ cực cao giống môi trường sâu dưới vỏ Trái Đất, khiến carbon kết tinh thành kim cương. Sau đó có thể kể tới phương pháp CVD: dùng plasma chứa khí carbon để lắng đọng nguyên tử carbon lên hạt nhân và tăng trưởng thành tinh thể kim cương.
Cả hai phương pháp đã được hoàn thiện đến mức có thể tạo những viên kim cương có tính chất vật lý và hóa học tương đương với kim cương tự nhiên, ở quy mô công nghiệp và chi phí đủ thấp để bán ra thị trường. Do carbon sẵn có và quy trình có thể lặp lại, công nghệ sản xuất kim cương đã bước qua giai đoạn thử nghiệm, trở thành ngành công nghiệp với quy mô và triển vọng lớn.
Trong khi đó, vàng nhân tạo hiện vẫn chỉ dừng ở mức minh chứng khoa học.
Chuyển một nguyên tố này thành nguyên tố khác (ví dụ từ chì hoặc thủy ngân sang vàng) thuộc phạm trù chuyển hóa hạt nhân. Các nhà khoa học đã từng biến đổi nguyên tố bằng máy gia tốc hạt hoặc lò phản ứng hạt nhân nhưng sản lượng rất nhỏ, chi phí khổng lồ và hiệu suất cực thấp.
Những thí nghiệm lịch sử hoặc kết quả gần đây tại các máy gia tốc hạt lớn như LHC chỉ tạo ra số nguyên tử vàng luống nhỏ li ti, tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt và không thể khai thác thương mại. Ngay cả khi được tạo ra, chi phí năng lượng và cơ sở vật chất để sản xuất một lượng vàng có giá trị thương mại vượt xa giá trị của vàng thu được.
Chi phí sản xuất vàng nhân tạo hiện tại sát mốc hàng chục triệu USD mỗi ounce trong khi khai thác vàng “chỉ” vài trăm tới vài nghìn USD mỗi ounce tùy địa điểm. Như vậy, về mặt công nghệ và kinh tế, vàng nhân tạo chưa bao giờ có triển vọng cạnh tranh với vàng khai mỏ, dù về mặt vật lý “có thể”.
Yếu tố kinh tế quyết định
Thực tế thương mại định đoạt nhiều hơn lý thuyết. Kim cương nhân tạo được sản xuất với chi phí và quy mô đủ để đáp ứng nhu cầu trang sức và công nghiệp (ví dụ đầu cắt, ứng dụng công nghiệp).
Vàng "nhân tạo" phải đối mặt với chi phí năng lượng và cơ sở vật chất quá cao, khi so sánh, khai thác quặng vàng dù tốn kém vẫn rẻ hơn nhiều so với tạo vàng bằng phản ứng hạt nhân.
Vì vậy vàng “nhân tạo” hiện chỉ là một trò thí nghiệm khoa học chứ không phải nguồn cung thay thế cho thị trường.
