Hormigas

Proverbios: Capítulo 6:
Versículo 6: Mira a la hormiga, oh perezoso, mira sus caminos y sé sabio;
Versículo 7: La cual no teniendo capitán, ni gobernador, ni señor,
Versículo 8: Prepara en el verano su comida, y reúne en el tiempo de la siega su mantenimiento.

Proverbios: Capítulo 30:
Versículo 24: Cuatro cosas son de las más pequeñas de la tierra, y las mismas son más sabias que los sabios:
Versículo 25: Las hormigas, pueblo no fuerte, y en el verano preparan su comida;

Las hormigas son animales muy exitosos, que han sobrevivido en climas muy diferentes y se encuentran extendidos alrededor de casi todo el planeta. Su clasificación científica es la siguiente:

Reino: Animalia (Animal)
Filo: Arthropoda (Artrópodo)
Subfilo: Hexapoda (Hexápodo)
Clase: Insecta (Insecto)
Subclase: Pterygota (Pterigoto)
Infraclase: Neoptera (Neóptero)
Superorden: Endopterygota (Endopterigoto)
Orden: Hymenoptera (Himenóptero)
Suborden: Apocrita (Apócrito)
Superfamilia: Vespoidea (Vespoideo)
Familia: Formicidae (Formícidos)



Las hormigas están estrechamente emparentadas con las abejas, avispas, abejorros y sínifitos, las primeras hormigas aparecieron en el periodo Cretácico hace unos 130 millones de años, se cree que el posterior surgimiento de las plantas con flores contribuyó a su diversificación.

Con excepción del Continente Antártico las hormigas han logrado establecerse en el resto del planeta, sin embargo en las islas de Groenlandia, Islandia, algunas de Polinesia y de Hawai hay hormigas pero no son especies nativas, sino que han llegado debido a la intervención (voluntaria o no) del hombre. Sin embargo son mucho más abundantes en las zonas más cálidas y húmedas. Hasta Agosto del 2008 se han catalogado 12.461 especies diferentes, aunque es posible que existan alrededor de 20.000 especies diferentes de hormigas en total. Se estima que las hormigas representan alrededor del 10% de la biomasa (es decir de la masa total de los seres vivos) mundial.

Las diferentes especies de hormigas varían en algunos aspectos físicos, su tamaño va desde 0.75 mm hasta los 52 mm (de algunas reinas). La mayoría son de color negro o rojo, aunque también las hay de color verde y algunas pocas con brillo metálico. Las hormigas, tienen un exoesqueleto duro que les proporciona de consistencia y protección, no tienen pulmones ni un sistema nervioso parecido al nuestro pero tienen órganos que cumplen funciones parecidas, (por ejemplo los espiráculos que son pequeñas válvulas por donde pasan los gases como el oxigeno y el dióxido de carbono, o la aorta dorsal que cumple una función parecida a la del corazón).

En su cabeza tienen 2 ojos llamados ojos compuestos debido a que estos a su vez están formados por muchos ojos (lentes) aunque por lo general su vista es pobre, algunas especies tienen una vista excepcional, sus dos antenas le sirven para detectar químicos, corrientes de aire y vibraciones, sus fuertes mandíbulas que están dispuestas a los lados de la cabeza son utilizadas para llevar comida, manipular objetos (por ejemplo al despejar un camino, o al construir sus nidos) y para pelear.
El mesosoma (tórax) es de donde salen sus 6 patas las cuales les permiten caminar incluso de cabeza, gracias a unos pequeños ganchos, también de aquí salen las alas que tienen algunos ejemplares.
El metosoma (abdomen) es donde están ubicados el sistema reproductor (aunque la mayoría de los ejemplares son estériles), el sistema respiratorio (la traquea) y el sistema excretor, algunas especies tienen un aguijón.



Diagrama que muestra la morfología de una hormiga obrera típica.

Muchas de las especies de hormigas se agrupan en grandes cantidades, formando colonias que incluso pueden llegar a alojar a millones de individuos, estas colonias habitan en nidos también conocidos como hormigueros, algunas especies los hacen solo temporalmente como suelen hacerlo las especies nómadas que avanzan limpiando el camino de insectos, y pequeños vertebrados, solamente acampando cuando la reina acaba de poner huevos, o durante las noches, otras especies aprovechan por ejemplo troncos de árboles viejos los cuales les sirven de base para sus construcciones o sino como alojamiento temporal, otras especies de hormigas prefieren invadir los hormigueros que han sido construidos por otras colonias, las especies que construyen sus hormigueros forman una gran diversidad de complejas estructuras, con túneles por los cuales se trasladan y cámaras en las cuales almacenan la comida, mantienen a las crías (larvas y pupas) e incluso algunas especies cultivan hongos sobre lechos de hojas maceradas, algunas especies no excavan en el subsuelo si no que forman montículos, para la construcción las hormigas utilizan montones de tierra y pequeños pedazos de diferentes materiales que encuentran en la tierra, pero además utilizan una especie de "papel" el cual es hecho con madera masticada por las propias hormigas.

Esta es una breve clasificación de las “clases” de hormigas en una colonia, sin embargo muchas colonias no cuentan con todas estas clases:

Obreras: Son Hembras (aunque hay pocos casos en que son machos) suelen ser la gran mayoría de la población y se encargan de todo el trabajo dentro de la colonia, buscando y recolectando alimento, limpiando y dando mantenimiento al hormiguero, además se encargan de las crías, viven solo muy pocas semanas. A su vez pueden existir obreras un poco más especializadas para trabajos más específicos (esto también esta condicionado por la edad de la obrera), algunas especies tienen obreras que guardan dentro de su cuerpo reservas de alimento (especialmente glucosa y fructosa).
Reina: Es una hormiga hembra con alas que sale solamente para su vuelo nupcial en el cual será fecundada con el esperma que guardará por el resto de su vida, luego perderá sus alas, empezará la construcción del nuevo nido (hormiguero) e iniciará la puesta de huevos por el resto de su vida (de 5 a 15 años dependiendo de la especie), hay casos en que puede existir más de una Reina dentro de una misma colonia. Son más grandes que los demás integrantes de la colonia.
Macho alado o Zángano: son los machos que en la gran mayoría de casos son más pequeños que la Reina, e incluso que las obreras, su única función es fecundar a la Reina durante el vuelo nupcial, después pierden las alas, se vuelven inútiles para la colonia y son abandonados o rechazados y mueren poco después
Soldados: Predominantemente son hembras (aunque hay algunos machos) que existen en algunas especies de hormigas, son un tipo de Obreras (un poco más grandes) que además cuentan con mandíbulas mucho más fuertes y de mayor tamaño (sus mandíbulas pueden estar tan especializadas para el combate que no le sirven para nada más, de hecho en algunas especies los soldados requieren la asistencia de las obreras para poder alimentarse), reciben su nombre debido a que están destinadas exclusivamente para la protección de la colonia (de cualquier enemigo) y para luchar contra otras colonias, en el caso de ser especies invasoras, tiene una esperanza de vida parecida a la de las obreras.



Las hormigas empiezan su vida como huevos (todos puestos por la Reina), se desarrollan después pasando al estado de larvas en el cual son muy atentamente cuidadas y alimentadas por las obreras debido a que apenas pueden moverse, luego llegan al estado de pupas en el cual se completa su metamorfosis para finalmente alcanzar su estado adulto, los primeros días suelen cuidar a la Reina y a otras hormigas jóvenes, después se incorporan a otros trabajos dentro del hormiguero, para posteriormente encargarse de trabajos como transportar comida y la defensa, hacia el final de sus vidas las obreras se encargan de trabajos que son cada vez de mayor riesgo, como por ejemplo explorar en solitario para buscar comida, estudios han demostrado que las hormigas tienen conciencia de su edad, y que en base a esa información hacen su trabajo dentro de la colonia

Para defenderse o atacar las hormigas utilizan la fuerte mordedura de sus mandíbulas, también rocían a sus enemigos con ácido fórmico (también llamado ácido metanoico, es el ácido orgánico más simple de un solo átomo de carbono. Su fórmula es H-COOH (CH2O2), puede generar llagas muy dolorosas, agravándose el caso en personas alérgicas), las hormigas se enfrentan con estas armas a cualquiera que ataque a su hormiguero sin importar su tamaño o número. Las hormigas tienen un aguijón que por lo general están atrofiados

Las obreras (depende de cada especie) pueden levantar objetos que pesan hasta 50 veces su propio peso corporal y con un volumen de 30 veces superior al de su cuerpo
El cerebro de la hormiga tiene aproximadamente 250.000 células cerebrales, en teoría una colonia de 40.000 hormigas tendría la misma cantidad de células cerebrales que un ser humano
Algunas especies de aves pequeñas se lanzan sobre las hormigas pero no con el objetivo de alimentarse de ellas sino para que suban a su plumaje y lancen ácido fórmico el cual mata a los parásitos que portan estas aves
En la noche las obreras mueven los huevos y las larvas a las profundidades del hormiguero para protegerlas del frío. Durante el día, las obreras mueven los huevos y las larvas de la colonia a la parte superior del hormiguero para que puedan estar más calientes.
Las hormigas son famosas por la simbiosis (del griego “sin” = con y “biosis” = viviendo, se define como la interacción entre 2 o más especies diferentes en la que al menos una de las especies resulta beneficiada) que tienen con otros seres vivos
Algunas especies de hormigas “utilizan” a los afidios como “ganado”, las hormigas se dedican a proteger y alimentar a los afidios a cambio del liquido dulce que estos secretan el cual es ingerido por las hormigas
Otras especies de hormigas (llamadas atinos “attini”) recolectan hojas pero no para ingerirlas debido a que no pueden digerir la celulosa de estas hojas, sino que las utilizan para “cultivar” especies de hongos como el Leucocoprinus o Leucoagaricus, estos hongos si pueden digerir las hojas y a su vez se convierten en la comida de las hormigas.
Existen especies de hormigas que viven en determinadas plantas las cuales defienden liberándolas de parásitos recibiendo a cambio alojamiento, protección e incluso alimentación, por ejemplo la especie de hormigas Myrmelachista schumanni (también conocida como hormigas limón) la cual hace sus hormigueros en una planta llamada Duroia hirsuta a la cual protegen de la invasión de otras plantas o parásitos rociando ácido fórmico en sus hojas, que actúa como un potente herbicida, formando áreas en las cuales solamente se desarrolla esta especie de planta.
Ciertas especies de hormigas determinan lugares dentro de sus hormigueros en los cuales acumulan los desperdicios que ellas producen.



Hormiga recolectora de hojas, las cuales se utilizarán para el "cultivo" de hongos



Hormiga "ordeñando" un afidio el liquido azucarado que secretan

Las hormigas se comunican mediante el uso de feromonas (sustancias químicas secretadas con el fin de provocar un comportamiento), en el caso específico de las hormigas se pueden distinguir los siguientes tipos de feromonas:
Feromonas de organización social (sirven para transmitir información, como los niveles de alimento, o las necesidades de la reina)
Feromonas de casta (son para alimentar a las larvas y definir su futuro, si se les aporta la feromona por 2 ó 3 días, de esa larva surgirá una obrera, mientras que si se le aporta por 5 días, surge una soldado, y con más de 12 días, una princesa “reina aún no fecundada”)
Feromonas disparadoras: las cuales a su vez se dividen en:
Feromonas marcadoras de pistas: son dejadas para señalar el camino al encontrar algún alimento.
Feromonas de agregación social: sirven para reconocer a los miembros de una misma colonia y por tanto detectar a los extraños.
Feromonas de alarma: sirven para avisar de la presencia de enemigos o amenazas.
Feromonas sexuales: son producidas por las reinas durante el vuelo nupcial para atraer a los machos (zánganos)

Un impresionante fenómeno que se da en ocasiones es la formación de supercolonias, las cuales están formadas por muchas colonias de una misma especie de hormiga, en 2002 Científicos del Instituto de Ecología de la Universidad de Lausanne, en Suiza, junto con expertos franceses y daneses, han descubierto una supercolonia de hormigas que se extiende a lo largo de 6.000 kilómetros, desde Italia hasta Galicia (España), y que forman el mayor “superorganismo” colectivo viviente conocido hasta la fecha. Está compuesto por millones de hormigueros cuyos miembros están, de esta forma, «físicamente» conectados. Las hormigas de diferentes hormigueros que forman parte de esta supercolonia pueden estar juntas, sin riesgo a rechazo o agresiones, incluso si vienen de zonas muy lejanas.

Finalmente, la famosa fábula de Esopo, curiosamente una historia muy similar es contada por el pueblo maorí (habitantes de Nueva Zelanda)

La hormiga y el escarabajo
Llegado el verano, una hormiga que rondaba por el campo recogía los granos de trigo y cebada, guardándolos para alimentarse durante el invierno. La vio un escarabajo y se asombró de verla tan ocupada en una época en que todos los animales, descuidando sus trabajos, se abandonan a la buena vida. Nada respondió la hormiga por el momento; pero más tarde, cuando llegó el invierno y la lluvia deshacía los abonos, el escarabajo hambriento fue a pedirle a la hormiga una limosna de comida. Entonces sí respondió la hormiga:
Mira escarabajo, si hubieras trabajado en la época en que yo lo hacía y tú te burlabas de mí, ahora no te faltaría el alimento.
Moraleja:
Cuando te queden excedentes de lo que recibes con tu trabajo, guarda una porción para cuando vengan los tiempos de escasez.

Fuente:

http://www.wikipedia.org
http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0040-02/clasific.html
http://antbase.org/
http://bio.infdj.com/
http://www.ant-pictures.com/espaniol/ant_facts.htm
http://www.cienciapopular.com/n/Biologia_y_Fosiles/Hormigas/Hormigas.php
http://www.mascosas.net.eu.org/hormigas.htm
http://mirmiberica.org/BHME/clasicos/BHME_clasicos.htm

Diamantes Sintéticos

En esta ocasión presento los diamantes sintetizados en condiciones artificiales.

Los Diamantes sintéticos (conocidos también como: creados en laboratorio, crecidos en laboratorios, fabricados, o cultivados) son cristales de diamantes producidos por un proceso tecnológico, a diferencia de los diamantes naturales, los cuales son producidos por procesos geológicos. Ya que en la actualidad pueden ser hechos por un costo menor a la extracción y procesamiento del diamante natural, son utilizados en muchas aplicaciones industriales. Además es posible mejorar por ingeniería sus propiedades físicas y eléctricas lo cual da a los diamantes sintéticos el potencial para convertirse en una tecnología muy innovadora en muchas áreas.



Diamantes sintéticos

La idea de hacer diamantes sintéticos para joyería menos caros no es nueva. H G Wells describió el concepto en su cuento corto “El Hacedor de Diamantes” publicado en 1911. Karl Marx en “El Capital” comento, “Si fuese posible, convertir carbón en diamantes con un pequeño gasto de trabajo, su valor caería por debajo del de los ladrillos”. Uno de los primeros éxitos en este campo fue reportado por Ferdinand Frédéric Henri Moissan en 1893. Utilizó carbón vegetal a más de 4.000º C con hierro en un contenedor de carbono en un horno eléctrico, en el cual el arco eléctrico fue puesto entre varas de carbón dentro de bloques de oxido de calcio. El hierro fundido fue rápidamente enfriado por inmersión en agua. La contracción generada por el enfriamiento supuestamente debió producir la alta presión requerida para transformar grafito en diamante. Otros científicos intentaron duplicar su experimento. Sir William Crookes afirmo tener éxito en 1900. Ruff afirmó en 1917 haber reproducido diamantes de más de 7mm de diámetro, pero se retracto. En 1926, el Dr. Willard Hershey de la Universidad McPherson duplicó el experimento, produciendo un diamante sintético. El cual esta expuesto en el Museo McPherson en Kansas. Otros experimentos tuvieron mucha dificultad en crear la presión y temperatura. Sir Charles Algernon Parson dedicó 30 años y buena parte de su fortuna para reproducir los experimentos adaptando también sus propios procesos. Escribió artículos (de los primeros acerca de diamantes de alta presión/alta temperatura “HPHT”) en los cuales afirmó haber producido pequeños diamantes. Sin embargo en 1928 autorizó a C. H Desch a publicar un artículo estableciendo que creía que no se habían producido diamantes sintéticos hasta la fecha. Concluyendo que la mayoría fueron parecidos a la Espinela sintética.

En 1941 un acuerdo fue hecho entre General Electric, Norton y Carborundum para sintetizar diamantes. Lograron calentar carbono a cerca de 3.000º C (5342 ºF) bajo una presión de medio millón psi, por unos pocos segundos. La segunda guerra mundial terminó este proyecto que fue reasumido en 1951 por los Laboratorios Schenectady de General Electric, un grupo de diamantes fue formado por F. P. Bundy y H. M Strong. Poco después Tracy Hall y otros se unieron. El grupo mejoró los yunques diseñados por Percy Bridgman, quien recibió un premio Nóbel por su trabajo en 1946. Bundy y Strong hicieron la primera mejoría, otras más fueron realizadas después por Hall. El equipo de General Electric uso un yunque de carburo de tungsteno con una prensa hidráulica para apretar la muestra de carbono sostenida en un contenedor de catlinita, la gravilla resultante empezó a exprimirse fuera del contenedor a través de una junta. Se cree que en esa ocasión se produjo un diamante, pero este experimento no pudo ser repetido.

Hall consiguió la primera sintetización de diamante comercialmente exitosa el 16 de diciembre de 1954 (anunciada el 15 de Febrero de 1955). Su avance fue al usar un aparato de presión llamado cinturón, el cual consiguió elevar la presión de 6 a 18 GPa y la temperatura a 5.000º C, usando un contenedor pirofilita, y con el grafito disuelto en níquel, cobalto o hierro derretido con la función de “catalizador solvente”. El mayor diamante que produjeron fue de 150 micrómetros, claramente inadecuado para joyería pero muy útil como abrasivo industrial. Hall fue capaz de que sus ayudantes replicaran su trabajo y el descubrimiento fue publicado en la revista Nature. Hall fue la primera persona en hacer crecer un diamante sintético de acuerdo a un proceso reproducible, verificable y atestiguado. Hall dejo General Electric en 1955 y desarrolló una prensa tetraédrica con cuatro yunques, el cual es un aparato independiente para sintetizar diamantes.

Otro éxito en la síntesis de diamantes fue producido el 16 de Febrero de 1953 en Estocolmo, Suecia por el proyecto QUINTUS de ASEA (Allemanna Svenska Elektriska Aktiebolaget), la mayor compañía manufacturadora eléctrica de Suecia usando un voluminoso aparato esférico diseñado por Baltzar von Platen y Anders Kämpe. La presión fue mantenida en el dispositivo a unas 83.000 atmósferas (8.4 GPa) por una hora. Unos pocos cristales de diamante fueron producidos. Durante los ochentas un nuevo competidor emergió en Corea del Sur llamado “Iljin Diamond” seguido por cientos de participantes chinos. “Iljin Diamond” supuestamente consiguió información secreta mediante un ex-empleado coreano de General Electric en 1988. Los primeros Cristales de diamantes sintéticos de calidad para joyería fueron producidos en 1970 de nuevo por General Electric. Los cristales grandes necesitan crecer muy lentamente bajo condiciones extremada estrictamente controladas. Los primeros éxitos se consiguieron usando un tubo de pirofilita sembrado con delgadas piezas de diamante y con el grafito puesto en el centro, el solvente metal, (níquel), fue puesto entre el grafito y las piezas de diamante. El contenedor fue calentado y la presión incrementada hasta casi 55.000 atmósferas. El cristal crece fluyendo desde el centro al final del tubo, mientras más tiempo dure el proceso, mayor será el tamaño de los cristales (inicialmente una semana) un proceso de crecimiento largo produce diamantes de calidad para piedras preciosas de cerca de 5mm y un quilate. El grafito puede ser pronto remplazado por arenilla de diamante, al casi no haber cambio en el volumen del material el proceso es fácil de controlar. Los primeros diamantes con calidad de piedra preciosa fueron predominantemente cúbicos y octaédricos, y debido a la contaminación con Nitrógeno, fueron de color amarillo o café. Las inclusiones fueron comunes, especialmente “placas” de níquel.

Al remover todo el Nitrógeno del proceso adicionando Aluminio o Titanio produjo un diamante “blanco”, mientras que quitando el Nitrógeno y añadiendo Boro produjo uno azul. Sin embargo remover el Nitrógeno ralentiza el proceso de crecimiento y reduce la calidad del cristal, así que el proceso es normalmente hecho con Nitrógeno presente. En términos de propiedades físicas, los diamantes de General Electric no fueron idénticos a los diamantes naturales. Los diamantes sin color fueron semiconductores, además de fluorescentes y fuertemente fosforescentes bajo una onda corta de radiación ultravioleta pero fueron inertes bajo radiación ultravioleta de onda larga, (en la naturaleza solo los diamantes azules pueden hacer esto). Todos los diamantes de General Electric también mostraron una fuerte fluorescencia amarilla bajo los rayos X. El Laboratorio de Investigación de Diamantes de De Beers ha hecho crecer diamantes arriba de los 11 quilates, pero la mayoría de los diamantes son de alrededor de 1 a 1.5 quilates por razones económicas, especialmente desde los ochentas con la propagación de los aparatos rusos “BARS”. Siguiendo el trabajo de las investigaciones de John Angus y Boris Spitsyn en el Instituto Nacional de Investigación de Materiales Inorgánicos en Tsukuba, Japón, que produjo diamantes en menos de una atmósfera y a solo 800º C a través depósitos de vapores químicos (CVD). Los japoneses empezaron su investigación en 1974 y reportaron su éxito en 1981. Los diamantes con calidad de joyería crecen en un laboratorio, que puede ser químico, físico u óptico idéntico a lo que ocurre naturalmente, si bien pueden ser distinguidos por espectroscopio en longitud de onda infrarroja, ultravioleta, o rayos X. El identificador “DiamondView” de DeBeers usa fluorescencia ultravioleta para detectar rastros de impurezas de Níquel u otros metales en diamantes HPHT o Hidrógeno en algunos diamantes LP CVD.

Existen algunas tecnologías para fabricar diamantes sintéticos, entre ellas:

Alta Presión, Alta Temperatura (High Pressure High Temperature “HPHT”)
El método de General Electric es llamado HPHT (Alta Presión, Alta Temperatura). Donde hay dos prensas principales utilizados para suministrar la presión y la temperatura necesaria para producir diamantes sintéticos. Estas prensas pueden pesar unas doscientas toneladas y producen una presión de 5 GPa a 1.500º C recreando las condiciones en las que se crean los diamantes naturales dentro de la Tierra. Existen dos diseños básicos: la prensa de cinturón y la prensa cúbica. Existen además otros diseños, pero no son utilizados para fabricación a escala industrial.

La invención original de General Electric por Tracy Hall, utilizó la prensa de cinturón, en donde los yunques superior e inferior proporcionan la carga de presión y calor a un volumen cilíndrico. Esta presión interna es confinada radialmente por un cinturón de bandas de acero pre-tensadas. Una variación de las prensas “cinturón” utiliza presión hidráulica para confinar la presión interna bastante más que con los cinturones de acero. Las prensas de cinturón aún son utilizadas hoy en día por los mayores fabricantes en escala mucho mayor que otros diseños.

El segundo tipo de diseño de prensa es la prensa cúbica. Una prensa cúbica tiene 6 yunques que proveen la presión simultáneamente en todas las caras de un volumen con forma de cubo. La primer prensa multi yunque diseñada fue una prensa tetraédrica, usando solamente 4 yunques para converger sobre un volumen con forma de tetraedro. La prensa cúbica fue creada poco después para incrementar el volumen presurizado. Típicamente es más pequeña que una prensa de cinturón y puede conseguir la presión y temperatura necesaria para crear diamantes sintéticos más rápido. Sin embargo, la prensa cúbica no puede ser fácilmente escalada para incrementar el volumen. Es decir, se puede incrementar el volumen presurizado por cada incremento de tamaño de los yunques, debido a que al incrementar por un gran factor la cantidad de fuerza necesaria en los yunques para adquirir una presurización similar, o por el decrecimiento del la superficie del área en proporción al volumen o del volumen presurizado usando más yunques para converger sobre un sólido platónico diferente (como un dodecaedro), pero esta prensa podría ser innecesariamente compleja y difícil de fabricar.





Esquemas de creación de diamantes por medio HPHT (High Pressure High Temperature) (Alta Presión Alta Temperatura)

El (CVD) depósito por valor químico de diamante es un método para hacer crecer diamantes creando el ambiente y las condiciones necesarias para que los átomos de carbono en un gas se posen en un substrato de diamante de forma cristalina. Este método de crecimiento de diamantes ha sido el tema de un gran acuerdo de investigación desde principios de los ochentas, especialmente debido a sus aplicaciones potenciales en las herramientas de cortado, semiconductores y para joyería.

Los japoneses (pioneros en esta área) pasaron una mezcla de carbono conteniendo gas (metano en su caso) e hidrógeno en un tubo de cuarzo a una presión de 0.05 atmósferas. Usando microondas la mezcla fue calentada a 800º C, desasociando al metano y al hidrógeno en sus formas elementales. El carbono es depositado en un sustrato, la mayoría es grafito pero una muy pequeña proporción es cristal de diamante. El grafito es removido por el hidrógeno dejando una delgada capa de diamante; inicialmente la capa fue de alrededor de 25 nanómetros de espesor. Los diamantes nanocristalinos producido a través del crecimiento de diamantes CVD, por ejemplo, puede dar un amplio rango de dureza desde el 30% al 75% de diamantes de cristal único, y la dureza puede ser controlada para ser usada en aplicaciones específicas. Algunos cristales de diamante únicos crecen a través de depósitos por vapor químico, los cuales son más duros que cualquier otro diamante natural conocido.





Esquemas de creación de diamantes por medio CVD (Chemical Vapor Deposition) (Depósito por valor químico)

Detonación explosiva, los nanocristales de diamante pueden ser formados de la detonación de ciertos explosivos, resultando en la formación de nanodiamantes por detonación. Estos nanodiamantes están solamente ahora empezando a alcanzar el mercado en cantidades a granel, principalmente desde Rusia y China.

Formación de cavidades por Ultrasonidos, los nanocristales de diamante pueden ser sintetizados desde una suspensión de grafito en un líquido orgánico a presión atmosférica y temperatura ambiente, usando la formación de cavidades por ultrasonidos. El rendimiento es de aproximadamente el 10%. Se estima que el costo de producir nanodiamantes por este método sea competitivo con el proceso HPHT.

Polímero Precerámico, el diamante hexagonal (a diferencia del “cúbico” o “Lonsdaleite) puede ser formado de la descomposición termal del polímero precerámico poli(hidridocarbino) bajo la presión de una atmósfera de Argón y temperaturas sobre los 110º C.

Dada la extraordinaria cantidad de propiedades físicas del diamante, este puede tener una amplia gama impactante en muchos campos:

Los diamantes han sido utilizados en herramientas de maquinaria y de cortado, especialmente para tratar aleaciones no ferrosas. Aunque todavía los diamantes naturales se utilizan para esto, la cantidad de diamantes sintéticos es mucho mayor. El uso más común de los diamantes en herramientas de cortado es hecho al distribuir granos de diamantes de tamaño micrométrico en una matriz de metal (por lo general de cobalto), endureciéndola y luego pegando partículas metálicas en la herramienta. Esto es típicamente referido en la industria como diamante poli-cristalino (PCD). Este tipo de herramientas son a menudo usados en la minería y en la industria de cortado automático de aluminio. Las herramientas de diamantes han sido desarrolladas para piedra, construcción, cortado fácil, demolición de estructuras, etc. Desde hace algunos años se ha trabajado con la esperanza de usar la técnica de crecimiento de diamantes (CVD) para cubrir las herramientas con diamantes y aunque el trabajo aún es prometedor no ha desplazado todavía a las herramientas PCD





Herramientas que utlizan diamantes sintéticos

Los diamantes CVD también tienen aplicaciones en electrónica. El diamante conductivo es un útil electrodo bajo muchas circunstancias. El Profesor de química Robert Hamers de la Universidad de Winsconsin-Madison desarrollo métodos fotoquímicos para enlaces covalentes en la superficie del diamante policristalino producido a través de CVD. Además, los diamantes pueden detectar reacciones de reducción de oxidación que ordinariamente no se podrían estudiar y en algunos casos degradando los contaminantes del reactivo de reducción de oxidación orgánico en los suministros de agua. Debido a que el diamante es casi completamente inerte químicamente y puede ser usado como un electrodo bajo condiciones que destruirían a los materiales tradicionales. Para situaciones tales como tratamiento de aguas residuales, también la producción de fuertes oxidantes. Algunas compañías producen electrodos de diamante

Los diamantes muestran ser una potencial gran promesa para aparatos detectores de radiación. Los diamantes tienen una densidad similar al tejido suave, su fuerte radiación y su amplio ancho de banda son empleados en aplicaciones como el detector BABAR en Stanford

Los diamantes también tienen potencial como semiconductores. Esto es debido a que los diamantes pueden ser “dopados” con impurezas como el Boro y el Fósforo. Desde estos elementos contienen un electrón de valencia más o uno menos que el carbono, ellos convierten al diamante en un semiconductor de tipo p o tipo n. Los transistores de diamante funcionan a temperaturas que muchas veces el silicón no, y son resistentes a los daños químicos y radioactivos. No hay transistores de diamantes que hayan sido exitosamente integrados en electrónica comercial, pero muestran potencial para uso en situaciones que involucran altísimas cantidades de energía y ambientes hostiles

Los diamantes con crecimiento CVD ha sido usado en conjunción con técnicas litográficas para encerrar microcircuitos dentro de diamantes. Los investigadores en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y la Universidad de Alabama en Birmingham, utilizó este proceso para crear yunques de diamantes diseñados como una nueva prueba para mediciones eléctricas y propiedades magnéticas de los materiales a ultra alta presión usando una Célula de Yunque de Diamantes

Los diamantes HPHT de “tipo IIa” se están aproximando a la muy alta pureza y la estructura perfecta cristalográfica requerida para remplazar al silicón en aplicaciones como tomografías de rayos X, con imágenes de sincrotrón, ellos pueden servir para incrementar sustancialmente la siguiente generación de fuentes de luz.

El Prof. Dean Ho, el Dr. Houjin Huang, y el Dr. Erik Pierstorff de la Universidad del Noroeste, en colaboración con el Dr. Eiji Osawa de el Instituto de Investigación del NanoCarbono en Japón, han demostrado que los nanomateriales pueden hacer un puente directo de las drogas de la quimioterapia a las células sin producir los efectos negativos que hacen las actuales técnicas. Grupos de nanodiamantes rodearían los bloques de drogas separándolas de las células sanas, evitando el daño innecesario, y después soltándolas sobre los objetivos. También, los demás diamantes, cientos de miles los cuales podrían ser colocados en el ojo de la aguja de una jeringuilla, sin inducir inflamación en las células una vez hecho su trabajo

Piedras preciosas
Algunas compañías actualmente producen gemas hechas a través de la tecnología HPHT, que crecen en repartos esféricos, estos cristales crecen cámaras parecidas a lavadoras. El dispositivo es bañado con una pequeña pieza de diamante natural, en carbono fundido a 1500º C y 58.000 atmósferas (5.9 GPa). Esto produce un diamante áspero que puede ser cortado y pulido a un tamaño cerca de la mitad original. “D. NEA” antiguamente “Adia Diamantes”, produce diamante en varias tonalidades de amarillo, anaranjado, azul y blanco (sin color). El color azul se produce al dopar el diamante con mayor cantidad de boro que de nitrógeno, durante el proceso de crecimiento. Los diamantes blancos se obtienen en un ambiente libre de nitrógeno y boro, lo cual hace muy difícil de producirlos, los diamantes amarillos son mas rentables debido a que pueden hacerse más rápidamente y a menor costo, que los diamantes azules o sin color. El mayor diamante sintetizado de esta forma fue un diamante amarillo de 34 quilates. Apollo Diamond es una compañía que actualmente produce diamantes para joyería a través de deposición por vapor químico y vende diamantes claro para joyería. LifeGem es una compañía que ofrece sintetizar diamantes de los restos carbonizados de personas o mascotas





Diamantes sintéticos con calidad para ser utilizados en la joyería

La industria de diamantes extraídos de minas esta evaluando contramedidas de marketing y distribución para estas alternativas mucho menos costosas. Debido al perfeccionamiento de las técnicas para el crecimiento de los cristales de diamantes los cuales tienen la calidad suficiente para ser utilizados en joyería Los tres grandes distribuidores de diamantes naturales han hecho públicas declaraciones acerca de la venta de sus diamantes y han implementado medidas para inscribir números seriales con láser en sus piedras preciosas


http://www.wikipedia.org
http://www.glossary.oilfield.slb.com/DisplayImage.cfm?ID=343
http://www.yalonggroup.com/En/product.asp?page=2&Pro=
http://www.spring8.or.jp/wkg/BL04B2/instrument/lang-en/INS-0000000307/instrument_summary_view
http://www.lddiamond.com/DiamondWheel.html
http://how-to-tell-children-they-have-been-created-to-be-killed.com/
http://www.tvu.com/PC60diamWeb.htm
http://www.diamondlab.org/80-hpht_synthesis.htm
http://d.neadiamonds.com/