Tecnología

El diamante industrial es diamante elegido por su rendimiento y no por su aspecto, y casi todo se fabrica. El US Geological Survey informa de que en 2025 el material sintético supuso más del 99% de la producción y el consumo mundiales de diamante industrial, y de que la producción mundial de diamante industrial fabricado superó los 15 mil millones de quilates. China es el principal productor, seguido de Estados Unidos y Rusia, y los tres juntos representan alrededor del 99% de la producción sintética.

La industria nació en General Electric, donde Tracy Hall logró una síntesis reproducible el 16 de diciembre de 1954 en su prensa «de cinturón», un aparato de alta presión y alta temperatura (HPHT) que convierte el grafito en diamante con ayuda de un catalizador de hierro fundido. GE anunció el resultado en febrero de 1955.

La mayor parte del diamante industrial se emplea como abrasivo: granalla aglomerada en muelas, segmentos de sierra para hormigón y piedra, sierras de hilo y polvos de pulir. La perforación es otro uso principal. GE inventó en 1971 el compacto de diamante policristalino (PDC), una capa de diamante sinterizado unida a carburo de tungsteno, y empezó a vender cortadores PDC en 1976. Una historia del sector publicada en 2015 por un ingeniero de Baker Hughes señaló que las brocas PDC perforan más del 90% del metraje mundial en pozos de petróleo y gas. Las herramientas con punta de diamante también mecanizan aleaciones de aluminio, materiales compuestos y cerámicas, pero se desgastan pronto sobre el acero porque el hierro caliente disuelve el carbono.

El diamante reúne propiedades que rara vez se dan juntas. El monocristal de diamante de alta pureza conduce el calor a más de 2,000 W/m·K a temperatura ambiente, unas cinco veces mejor que el cobre, y sin embargo es un aislante eléctrico con una banda prohibida (la energía necesaria para liberar un electrón que transporte corriente) de 5.47 eV, frente a 1.12 eV del silicio. Esas dos cifras explican sus principales papeles de alta tecnología.

Como difusor de calor, una placa fina de diamante se sitúa bajo un chip caliente y desplaza el calor de lado antes de que se acumule. Los amplificadores de radiofrecuencia de nitruro de galio (GaN) y los diodos láser de alta potencia son usuarios típicos. Element Six y la empresa japonesa Orbray iniciaron en junio de 2024 una colaboración de monocristal de diamante a escala de oblea, cuando Orbray había crecido material monocristalino de hasta 55 mm de diámetro; en junio de 2026 declararon que ya disponían de un proceso reproducible para sustratos de 3 pulgadas y que los de 4 pulgadas estaban en desarrollo.

Como semiconductor, el diamante podría en principio soportar tensiones y temperaturas mayores que el carburo de silicio o el GaN. El dopado con boro lo hace de tipo p, pero el dopado eficiente de tipo n y las obleas grandes con pocos defectos siguen siendo problemas de investigación, de modo que los transistores de diamante continúan a escala de laboratorio y de planta piloto.

Como ventana, el diamante crecido por depósito químico en fase vapor (CVD) transmite desde unos 225 nm en el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano y las microondas, con solo bandas débiles de absorción entre 2.5 y 6.5 µm. Se emplea en ventanas para láseres de dióxido de carbono, líneas de luz de rayos X en sincrotrones y sistemas de microondas de alta potencia.

Un centro nitrógeno-vacante (NV) es un defecto puntual en el que un átomo de nitrógeno sustituye a un átomo de carbono y se sitúa junto a un lugar vacío de la red. En su forma cargada negativamente, el defecto tiene un estado fundamental triplete de espín: tres subniveles magnéticos, dos de los cuales quedan unos 2.87 GHz por encima del tercero cuando no se aplica campo. La luz láser verde excita el centro, y el brillo de su fluorescencia roja (línea de cero fonones a 637 nm) depende del estado de espín. Un solo espín cuántico puede leerse por tanto con un microscopio óptico y microondas, técnica llamada resonancia magnética detectada ópticamente.

El espín conserva su coherencia hasta milisegundos a temperatura ambiente en diamante muy puro, algo inusual entre los cubits de estado sólido. Los campos magnéticos, los campos eléctricos, la deformación y la temperatura desplazan todos la resonancia. NIST informa de una detectividad de campo magnético de hasta nanoteslas por raíz de hercio en escalas de unas pocas decenas de nanómetros, al aire y a temperatura ambiente.

En 2015, físicos de la Delft University of Technology entrelazaron espines electrónicos en dos diamantes separados 1.3 km y realizaron una de las primeras pruebas de Bell sin lagunas. El equipamiento ha seguido a la física: en 2022 el Pawsey Supercomputing Research Centre de Perth instaló un acelerador cuántico de diamante a temperatura ambiente construido por Quantum Brilliance. El diamante de calidad cuántica se diseña en lugar de extraerse, y se crece por CVD con nitrógeno añadido en cantidades controladas.

Una celda de yunque de diamante (DAC) comprime una muestra entre las puntas planas de dos diamantes de calidad gema. Los yunques suelen pesar entre 1/8 y 1/3 ct, y sus puntas pulidas, llamadas culetes, miden por lo general de 100 a 250 µm de ancho. Como una fuerza moderada actúa sobre un área diminuta, la presión entre ellos resulta enorme. Una junta metálica fina con un orificio taladrado sujeta la muestra.

La celda se desarrolló en 1958 en el National Bureau of Standards (NBS) de Estados Unidos, por Charles Weir, Alvin Van Valkenburg, Ellis Lippincott y E. N. Bunting, y de forma independiente en la University of Chicago. La transparencia del diamante hizo viable el diseño: la luz infrarroja, la luz visible y los rayos X atraviesan los yunques, de modo que se puede medir la muestra mientras está bajo presión, y los láseres pueden calentarla al mismo tiempo.

La gemología aportó el medidor de presión. En 1972 unos investigadores del NBS publicaron un método basado en las líneas rojas y agudas de fluorescencia del rubí, que se desplazan de forma constante hacia longitudes de onda mayores conforme sube la presión, de modo que una mota de rubí junto a la muestra actúa como manómetro. Las celdas superaron los 100 GPa en 1975 y hoy alcanzan los aproximadamente 360 GPa del centro de la Tierra, mientras que unos yunques especializados de doble etapa registraron presiones superiores a 600 GPa en 2012. Los experimentos con DAC sustentan los modelos del interior de los planetas y la búsqueda de nuevas fases de alta presión, desde formas densas del hielo y del nitrógeno hasta los hidruros superconductores.

El zafiro sintético es óxido de aluminio monocristalino, químicamente igual al corindón natural pero crecido incoloro y en grandes boules para la industria. Los fabricantes emplean métodos de crecimiento desde el fundido, como el Kyropoulos y el Czochralski, que enfrían o tiran un cristal grande de la alúmina fundida, mientras que el antiguo proceso Verneuil de fusión por llama sigue abasteciendo piezas pequeñas y bruto de calidad gema.

Con un 9 en la escala de Mohs, el zafiro resiste el rayado de casi todo salvo del diamante y de unos pocos materiales superduros. La mayoría de los relojes de lujo usa un cristal de zafiro (la cubierta transparente sobre la esfera). Apple declara un cristal de zafiro plano en la pantalla del Apple Watch Ultra 3 y una cubierta de lente de cristal de zafiro en las cámaras del iPhone 17 Pro. Las pantallas de zafiro para teléfonos resultaron más difíciles de escalar: GT Advanced Technologies, que había montado una operación de zafiro para abastecer a Apple, se declaró en quiebra en octubre de 2014.

El mayor uso industrial es como sustrato, la oblea sobre la que se crecen otros cristales. En 1986 Isamu Akasaki y Hiroshi Amano crecieron nitruro de galio de alta calidad sobre zafiro depositando primero una capa tampón de nitruro de aluminio, y en 1993 Shuji Nakamura produjo LED azules brillantes basados en GaN. Los tres compartieron el Premio Nobel de Física de 2014. Los chips de LED azul recubiertos de fósforo producen la mayor parte de la luz LED blanca, y la mayoría de esos chips se sigue creciendo sobre zafiro. El material sirve además como ventana para sensores infrarrojos y lectores de códigos de barras.

El 16 de mayo de 1960, Theodore Maiman, que trabajaba con Irnee D’Haenens y Charles Asawa en los Hughes Research Laboratories de Malibú, California, puso en funcionamiento el primer láser. Su medio activo era una pequeña varilla de rubí rosa sintético, de unos 1 × 2 cm, con los extremos plateados y una lámpara de destello helicoidal a su alrededor. Los iones de cromo (Cr³⁺), la impureza que colorea el rubí de calidad gema, absorbieron el destello y emitieron luz roja coherente a 694.3 nm. Hughes anunció el resultado en una rueda de prensa en Nueva York el 7 de julio de 1960, y el breve artículo de Maiman apareció en Nature el 6 de agosto. Otros materiales láser desplazaron pronto al rubí para casi todos los usos, pero su fluorescencia sigue siendo el medidor de presión estándar en las celdas de yunque de diamante.

El cuarzo trabaja en casi todos los dispositivos electrónicos. Es piezoeléctrico, un efecto que Jacques y Pierre Curie descubrieron en 1880: al comprimir el cristal se produce un voltaje, y un voltaje lo deforma. Una placa fina de cuarzo o un diapasón diminuto vibran por tanto a una frecuencia muy estable cuando se conectan a un circuito. Warren Marrison y J. W. Horton construyeron el primer reloj de cuarzo en los Bell Telephone Laboratories en 1927. Seiko vendió el primer reloj de pulsera de cuarzo, el Astron, el 25 de diciembre de 1969; su cristal funcionaba a 8,192 Hz y mantenía la hora con una desviación de unos cinco segundos al mes. Hoy la mayoría de los relojes usa cristales de 32,768 Hz (2¹⁵ vibraciones por segundo), y los osciladores comerciales emplean cuarzo crecido por vía hidrotermal en autoclaves en lugar de cristal extraído de la mina.

La automatización llega hoy desde la planta de recuperación hasta el banco de clasificación. En las minas, los clasificadores de transmisión de rayos X (XRT) toman imágenes del mineral triturado mientras pasa ante una fuente de rayos X, distinguen el diamante de la roca que lo rodea por las diferencias de densidad atómica y expulsan los diamantes con chorros de aire. Como la XRT permite recuperar piedras grandes al principio del proceso, reduce el riesgo de que se rompan en trituraciones posteriores. La mina Karowe de Lucara, en Botsuana, instaló clasificadores XRT de TOMRA en 2017 y en agosto de 2024 recuperó un diamante de 2,492 ct, que TOMRA describe como el segundo mayor diamante registrado.

En la planificación del bruto, los escáneres de cartografía de inclusiones, como los sistemas Galaxy de Sarine, construyen un modelo tridimensional de la piedra y de sus defectos internos. El software de planificación propone entonces formas pulidas que equilibran el rendimiento (el peso conservado tras la talla) con los grados que alcanzaría cada opción.

La clasificación es el objetivo más reciente. El 27 de julio de 2020 GIA anunció que había empezado a clasificar la pureza del diamante con un sistema de inteligencia artificial construido por IBM Research y entrenado con datos de sus equipos y con decenas de millones de diamantes examinados por sus propios clasificadores. El sistema estaba en uso limitado en los laboratorios de GIA de Nueva York y Carlsbad, y GIA señaló que se extendería a más tamaños, formas y calidades. Sarine vende dispositivos de imagen y programas que clasifican automáticamente el color, la pureza y la talla. Estos sistemas aplican las reglas de clasificación y los datos de entrenamiento con los que se construyeron, de modo que sus resultados solo son tan coherentes como esas referencias.

Un gemelo digital es un registro de datos de una piedra concreta, construido a partir de escaneos, fotografías, peso y resultados de clasificación, a veces desde la fase del bruto para que la gema pulida pueda casarse con su origen. De Beers presentó su plataforma de cadena de bloques Tracr en 2018 y la lanzó a gran escala en 2022. Para 2025 la empresa declaraba más de tres millones de diamantes registrados en origen, con datos de país de origen para los diamantes de más de un quilate, y exige a los usuarios pertenecer al Responsible Jewellery Council. Una cadena de bloques dificulta alterar los registros una vez escritos, pero no puede probar que el primer asiento fuera cierto, y por eso Tracr acompaña su libro con los datos de escaneo de Sarine. Everledger, una de las primeras empresas emergentes de procedencia en cadena de bloques, entró en concurso en 2023.

La criptomoneda llegó a lo más alto del mercado el 9 de julio de 2021, cuando Sotheby’s Hong Kong vendió The Key 10138, un diamante de talla pera de 101.38 ct y color D, por US$12.3 millones pagados en cripto. La tokenización divide la propiedad de piedras almacenadas en unidades digitales. Diamond Standard, por ejemplo, emite monedas y lingotes que contienen diamantes certificados y los registra en la red Hedera. El valor de tales tokens depende de la custodia, las auditorías y la regulación, no solo del libro.

Para quien compra en línea, GIA aconseja buscar vistas de 360° y confirmar las políticas de devolución. Signet Jewelers compró Blue Nile por US$360 millones en 2022 y en marzo de 2026 anunció que integraría su sitio James Allen en Blue Nile.