May (1995) em seu trabalho referiu o diamante como o mineral mais duro que existe na natureza devido a forte ligação química entre os átomos de carbono que formam uma estrutura rígida e regular (tetraédrica). Além disso, possui o mais baixo coeficiente de expansão térmica, é quimicamente inerte e resistente ao desgaste, tem alta condutibilidade térmica, possui compatibilidade biológica, é um isolante elétrico e oticamente transparente aos raios ultravioleta e infravermelho. O pesquisador referiu também que, o processo de obtenção artificial por deposição de vapor químico (CVD) envolve uma reação química de fase gasosa que ocorre sobre uma superfície sólida (substrato) causando crescimento de diamante sobre esta superfície. Os gases envolvidos no processo (metano e hidrogênio) são misturados antes de serem difundidos em direção à superfície do substrato. Em seguida, eles passam por uma região de ativação que gera energia para os componentes gasosos. Esta ativação que pode ser por plasma gerado por microondas (MWCVD), por filamento quente (HFCVD), por chama de acetileno e oxigênio (ATCVD) ou por jato de plasma (AJCVD), causa fragmentação das moléculas em radicais e átomos reativos, surgindo íons e elétrons ocorrendo aquecimento dos gases. Simultaneamente a esta ativação, os fragmentos continuam a se misturar passando por reações químicas complexas até atingirem a superfície do substrato. Neste momento, as moléculas podem tanto absorver e reagir com o substrato, como voltar a fase gasosa ou difundir-se em volta da superfície do mesmo substrato até que uma reação apropriada ocorra. Assim, diante destas condições favoráveis ocorre a formação do diamante artificial. O substrato de escolha, segundo o pesquisador, para a confecção de pontas diamantadas por meio desta
tecnologia (CVD) deve ter um ponto de fusão maior do que a temperatura requerida para o crescimento do diamante (normalmente maior que 800°C), além disso, deve ter coeficiente de expansão térmica compatível ao do diamante. O autor refere ainda que, visando formar filmes aderentes em substratos não diamantados, deve-se optar por um material capaz de formar uma camada inicial de carboneto que irá representar o “agente de união” para promover o crescimento do diamante, aliviando o estresse na interface diamante/substrato.
May (2000) relata que muitos estudos objetivaram a busca para obtenção do diamante artificial ou sintetizado. Em seu trabalho ele refere que o conhecimento das condições na qual o diamante natural é formado sugeriu que ele poderia ser obtido pelo alto aquecimento do carbono sob forte pressão, surgindo por volta de 1954, processo conhecido como alta pressão, alta temperatura (HPHT). Este processo permitiu a obtenção de diamantes artificiais na forma de pequenos cristais de tamanhos variando de nanômetros a milímetros, no entanto, estes tinham que ser agregados a outro material através de adesivo, resina ou matriz metálica, limitando o aproveitamento de todas as propriedades inerentes ao diamante. Ainda na década de 50, relata o autor, publicou-se o primeiro indício de obtenção do diamante a partir da forma gasosa de alguns compostos orgânicos, isto é, via deposição por vapor químico (CVD), mas devido à completa falta de compreensão dos mecanismos envolvidos e a pequena taxa de crescimento do diamante CVD, o processo de HPHT prosperou com muito mais eficácia, e foi até o início desta década, responsável pela maioria dos diamantes industriais utilizados no mundo. O autor relata, também, que o sucesso com as técnicas CVD veio somente no final da década de 70 devido à intensa atividade da escola russa, que descobriu que o átomo de hidrogênio poderia funcionar como um elemento ativador no processo de obtenção artificial do diamante e, a partir da década de 80, vários grupos de pesquisa se proliferaram em todo o mundo, merecendo maior destaque a escola japonesa. Atualmente, é sabido que o átomo de hidrogênio é o componente mais crítico durante a fase de mistura gasosa, já
que ele guia todo o processo químico. Durante o crescimento, a superfície de diamante fica saturada com hidrogênio. Esta cobertura limita o número de sítios onde as espécies de hidrocarbonetos (CH3) possam ser absorvidas, além de bloquearem os sítios onde possam ser aderidos. Um átomo de hidrogênio liga- se a um outro hidrogênio da superfície para formar H2, deixando um sítio reativo na superfície. O mais fácil seria ocorrer outra ligação com o íon H livre, mas ocasionalmente um radical gasoso CH3 pode colidir e reagir com a superfície. Este processo pode se repetir em um sítio adjacente e um outro radical H, originado de qualquer outro grupo, pode ligar-se próximo aos grupos carbônicos completando a estrutura do anel. Assim, o crescimento do diamante, segundo o autor, pode ser considerado um processo de deposição de átomos de carbono numa superfície de diamante devido à presença excessiva de átomos de H. Apesar desta visão simplificada, o mecanismo exato dependerá da fase química gasosa, do tipo de reator utilizado e do substrato.
O periódico Pesquisa FAPESP (2000) publicou que as pontas abrasivas odontológicas de diamante CVD, no Brasil, foram desenvolvidas no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e são fabricadas pela Clorovale Diamantes (São José dos Campos), primeira empresa da América Latina a produzir diamantes sintéticos puros, sem a adição de metais. A tecnologia CVD é alvo de estudos no INPE desde 1991 e na Universidade São Francisco (USF) desde 1996. Além destas instituições, no Brasil existem outros grupos de estudo em diamantes artificiais: na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP); no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP); na Universidade Estadual Paulista (UNESP) e na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). A Clorovale cita que esta tecnologia de obtenção de diamante aplica-se, para seus produtos: à broca odontológica giratória e à haste ultra-sônica, esta última com a vantagem de evitar a anestesia em 80% dos casos em que é utilizada. Esta tecnologia permite utilizar o gás hidrogênio (um subproduto da fabricação do hipoclorito de sódio – água sanitária, produzida pela empresa desde a sua fundação em 1991) como matéria-prima
do processo de produção do diamante. Com este novo projeto, o hidrogênio deixa de ser, simplesmente jogado no ar para tornar-se um componente essencial à produção de diamante artificial, transformando-o num produto disponível para o mercado a custos mais baixos.
Trava-Airoldi et al. (2002) em seus estudos foi referido que muito se tem pesquisado para obter uma superfície de molibdênio puro para aderência e crescimento do diamante de tecnologia CVD por isto, os autores propuseram uma interface adequada através de íons e energia de impacto sobre a superfície do substrato por uma janela de temperatura durante o período de trabalho. Esta interface adequada também seria dotada por difusão de carbono durante o crescimento do diamante. Ainda como característica de interface adequada, teríamos uma densidade de ligações químicas entre átomos desde a interface do carbono pelo princípio da nucleação do diamante. Com estas características, películas de diamantes de poucos μm até mm têm sido obtidas com ótima aderência na superfície de molibdênio. Caracterizações químicas e pequenos ângulos de difração de RX sob a interface antes do crescimento do diamante e depois da nucleação do mesmo revelam diferentes compostos que contribuem para as ligações químicas.