Bí mật về cha đẻ của kim cương nhân tạo

17/04/2018 07:52 GMT+7 | Trong nước

(Thethaovanhoa.vn) - "Tay tôi run lên, tim đập thình thịch, hai đầu gối như khuỵu xuống không đỡ nổi người nữa. Mắt tôi dán vào thứ ánh sáng phát ra từ hàng chục tinh thể nhỏ xíu”, Hall kể lại về khoảnh khắc ông nhận ra mình đã chế tạo kim cương thành công.

Ai cũng biết kim cương tự nhiên được hình thành từ carbon tiếp xúc với áp suất và nhiệt độ cực lớn, ở độ sâu 140-190km. Kim cương tự nhiên của thế giới được hình thành theo cách này cách đây chừng 1-3 tỉ năm, sau đó “trồi” dần lên tầng bề mặt của Trái đất.

Giới khoa học chỉ nhận ra rằng kim cương chính là dạng tinh thể hóa của carbon vào năm 1772 với phát hiện của Antoine Lavoisier. Mặc dù rất nhiều nhà khoa học sau đó đã tham gia vào nghiên cứu về kim cương, nhưng những viên kim cương nhân tạo đầu tiên chỉ được tạo ra vào năm 1954 bởi Howard Tracy Hall.

Sinh năm 1919 tại Ogden, bang Utah (Mỹ), gia đình Hall là thành viên của Nhà thờ đạo Mormon, họ sống trên trang trại khá xa thị trấn. Những lần theo cha mẹ lên thị trấn mua đồ, hai anh em Hall thường chờ ở Thư viện Ogden City. Đó là dịp Hall được biết đến Thomas Edison và nhanh chóng được truyền cảm hứng từ nhà phát minh vĩ đại. Mới chỉ là đứa trẻ, Hall đã đặt quyết tâm một ngày nào đó sẽ làm việc cho công ty của Edison, General Electric (GE).

Năm 1949, Hall hoàn thành bằng tiến sĩ Hóa học tại trường Harvard và sau đó thực hiện được giấc mơ thời thơ ấu của mình: làm việc cho phòng thí nghiệm của GE tại Schenectady, New York.

GE thuê Hall vào làm trong nhóm “Dự án Siêu áp suất”, nhằm tạo ra những viên kim cương nhân tạo đầu tiên. Tập đoàn đã chi 125.000 USD riêng trong năm 1951 (tương đương 1,17 triệu USD ngày nay) cho thiết bị tạo ra áp suất cực lớn. Hai năm sau, công việc chuẩn bị hoàn tất, nhưng các thí nghiệm do nhóm chuyên gia vật lý học thực hiện liên tục thất bại hết lần này tới lần khác.

Hall cho rằng GE và nhóm đã thiết kế chiếc máy theo một cách tiếp cận sai và ông tin rằng có một cách đơn giản mà hiệu quả hơn: sử dụng chiếc máy áp suất Watson-Stillman cổ lỗ sĩ 35 năm tuổi để làm thí nghiệm, với những cải tiến nhất định.

Đề xuất xin tiền cải tiến máy Watson-Stillman bị lãnh đạo GE gạt đi, nhưng Hall vẫn quyết tâm theo đuổi ý tưởng của mình. Ông thuyết phục một kỹ sư máy giúp ông cải tiến chiếc máy. Tuy vậy, do loại thép trong cửa hàng của người thợ máy không đủ cứng để chịu được áp suất trong thí nghiệm, Hall lại một lần nữa tiếp cận các lãnh đạo của GE để xin mua một hợp chất có tên carboloy, bao gồm 6% cobalt và 94% tungsten carbide. Lần này, GE chấp thuận chi tiền.

Sau khi chiếc máy được cải tiến xong, Hall miêt mài tiến hành các thí nghiệm. Vào ngày 16/12/1954, Hall làm việc một mình trong phòng thí nghiệm của GE sau khi tất cả các nhân viên khác đã về nhà nghỉ lễ Giáng sinh. Sau khi tiến hành một thí nghiệm, anh mở khoang áp suất và sửng sốt phát hiện những hạt kim cương. “Tay tôi run lên, tim đập thình thịch; hai đầu gối như khuỵu xuống không đỡ nổi người nữa. Mắt tôi dán vào thứ ánh sáng phát ra từ hàng chục tinh thể nhỏ xíu”, Hall kể lại.

Sau những ngờ vực ban đầu, ngày 14/2/1955, ban lãnh đạo GE công bố rằng công ty đã tạo ra được những viên kim cương nhân tạo đầu tiên. Tuy vậy, họ cho biết đó là nhờ công sức của một nhóm các nhà vật lý và nghiên cứu tham gia dự án Siêu áp suất, thay vì thừa nhận công sức hầu như là của cá nhân Hall.

Trong nội bộ, GE biết rõ câu chuyện thật. Nếu họ không dành cho Hall sự ghi nhận công khai, thì ít nhất cũng có thể trao cho Hall phần thưởng dành cho một người đã chế tạo được thứ mà thiên nhiên phải mất hàng tỉ năm để tạo ra. Nhưng thật phũ phàng, GE đã chính thức thưởng cho Hall vỏn vẹn một tờ trái phiếu Mỹ trị giá 25 USD (khoảng 200 USD ngày nay).

Cú tát dưới dạng phần thưởng này thực sự là giọt nước tràn ly.

Quá buồn bã vì cách mà GE đối xử với mình, Hall bỏ việc và nhận lời mời của Đại học Brigham Young trở thành giáo sư giảng dạy về hóa học và giám đốc nghiên cứu tại đây.

Chính phủ Mỹ sau đó cho rằng phát minh của Hall quá quan trọng, ra lệnh đưa chiếc máy áp suất vào quy chế thông tin mật và cấm Hall được làm việc với chiếc máy cũng như phát ngôn về việc nó đã được tạo ra như thế nào. Nếu vi phạm, ông có thể bị phạt tiền và phạt tù.

Để đối phó với quy định đó, Hall đã sáng chế ra một chiếc máy hoàn toàn khác, máy nén cao áp suất tứ diện, hoạt động giống như chiếc máy nguyên bản, nhưng về mặt kỹ thuật thì không vi phạm lệnh của chính phủ cũng như vi phạm bằng phát minh của GE đối với chiếc máy ban đầu. Mặc dù vậy, Hall vẫn bị đe dọa nộp phạt 10.000 USD và án tù 2 năm vì phát minh ra chiếc máy mới.

Nhưng may mắn cho Tiến sĩ Hall, chính phủ Mỹ không đồng tình với đề xuất bắt giữ Hall, và cuối cùng đã dỡ bỏ lệnh mật với chiếc máy đầu tiên, cho phép Hall tiếp tục cải tiến thiết kế của mình. Hall cho công bố 150 trang tài liệu và giành phẩn thưởng nghiên cứu trị giá trên 1 triệu USD. Anh thậm chí còn đồng sáng lập một công ty kim cương nhân tạo rất thành công có tên MegaDiamond, vẫn tồn tại cho tới ngày nay.

Howard Tracy Hall về hưu, hưởng tuổi già ở trang trại và qua đời vào tháng 7/2008 khi ông 88 tuổi.