La historia de la síntesis del primer diamante está llena de mentiras, secretos empresariales y traiciones entre compañeros, pero también es una representación de la importancia de la perseverancia, la tenacidad y la honestidad de las personas que se dedican a la Ciencia, donde la verdad casi siempre prevalece.
Esta historia empieza cuando un muchacho estadounidense, de tradición mormona y que quiso ser ingeniero desde edad muy temprana, vuelve de la segunda guerra mundial con una idea clara de lo que quiere hacer con su vida. Es Howard Tracy Hall. A pesar de sus inquietudes y de intentar estudiar ingeniería en todas las principales universidades estadounidenses, acaba doctorándose en Química en la Universidad de Utah. La hora de buscar trabajo ha llegado.
Sus notas y trabajos durante la tesis pronto despertaron el interés de las principales compañías de EEUU, a excepción de General Electric que entonces era la principal empresa de ingeniería eléctrica del país y posiblemente del mundo. Para un niño norteamericano que se había criado siguiendo los grandes avances que había traído GE -primera televisión, primera difusión de Radio, la primera máquina de rayos X o la bombilla-, este hecho le produjo una gran desilusión. Sin embargo, en lugar de desistir y conformarse, consiguió ponerse en contacto con el director de investigación de la compañía y gracias a demostrar sus conocimientos y las recomendaciones de ciertas personas que vieron en él un gran potencial, como su director de tesis, Henry Eyring, finalmente consiguió trabajo en la compañía fundada por Edison.
Al principio, Tracy Hall prosiguió con sus estudios químicos sacando leyes de solubilidad y análisis físico-químicos de algunos compuestos, pero su rumbo cambió cuando GE decidió apostar por un reto que llevaba tiempo intentándose sin éxito: la síntesis artificial del diamante. La Carbology Company había intentado la producción de diamante artificial durante la segunda guerra mundial, e incluso había involucrado al padre de las altas presiones, el premio Nobel Percy Bridgman, con una inversión de alrededor de 100 mil dólares de la época que no llevaron a ninguna síntesis real y reproducible. General Electric decidió entonces dedicar a dos empleados durante un año a leer y analizar toda la literatura científica que se había hecho hasta entonces. Eran Herbert Strong y Francis Bundy del departamento de Ingeniería Mecánica, que más tarde tendrán un papel relevante en nuestro relato. La apuesta de la empresa era clara y por eso reunió a todos los miembros de los departamentos de físico-química y química orgánica para encontrar voluntarios que se adhiriesen a esta investigación. Solo Tracy Hall se ofreció voluntario.
Al cabo de un año, al grupo de investigadores formado por Strong, Bundy y Tracy Hall se unió un recién doctorado en química, Robert Wentorf. Este cuarteto optó por los dos caminos, en principio, más lógicos. Por un lado desarrollar equipamiento para llegar a las altas presiones y altas temperaturas necesarias para lograr la síntesis del diamante a partir de grafito, el material de las minas de los lápices. Por otro, estudiar el uso de catalizadores que permitiesen la síntesis del diamante en unas condiciones más bajas de presión y temperatura. Mientras que los ingenieros mecánicos Strong y Bundy se centraron en la primera opción, los químicos Tracy Hall y Wentorf lo hicieron por la segunda.
Bundy y Strong continuaron el trabajo realizado por Bridgman y mejoraron su prensa llegando a las 35000 atmósferas y 2500 C, pero estas condiciones eran totalmente insuficientes para poder llegar a la síntesis del diamante. Pronto, los dos ingenieros convencieron a los altos cargos de la compañía de la necesidad de invertir en una prensa gigante de doble pistón que supondría una inversión de 150 mil dólares, pero cuya realización aseguraría el paso del grafito al diamante (misma composición química, carbono, pero distinta disposición de los átomos). En realidad, los fracasos de Bundy y Strong fueron claves en la primera síntesis reproducible del diamante, ya que el convencimiento de estos de la incapacidad de alcanzar las presiones necesarias con las prensas a su disposición, permitió que Wentorf y Tracy Hall tuviesen mayor acceso a ellas.
Así pues, mientras la monstruosa prensa de 150 mil dólares se estaba construyendo, todos compaginaron su búsqueda del diamante con otros proyectos, Tracy Hall incluido. La necesidad de una prensa de un volumen mayor para otro trabajo hizo diseñar a Tracy Hall un tipo de prensa (conocida posteriormente como prensa Belt), usando como base una hidráulica que llevaba en la compañía 30 años. De esta forma consiguió que el taller mecánico construyese sus piezas cuando dejaban de hacerlas para Strong y Bundy, que estaban trabajando en las pruebas para el diseño de la gran prensa.
Tracy Hall pronto empezó a aplicar soluciones ingeniosas a los problemas que habían observado Bundy y Strong. Su principal avance fue el uso de una junta tipo sándwich que tuvo que probar en la prensa de Bundy. Esta idea que al principio pareció descabellada a los compañeros de Tracy Hall, al demostrarse muy eficaz produjo una especie de rebelión silenciosa para seguir los pasos de éste. Así, Bundy dijo inventar la junta tipo collar que simplemente era la junta tipo sándwich pero en forma de anillo. A partir de ese momento las cosas cambiaron, los avances en la prensa que realizaba Tracy Hall iban seguidos por avances similares realizados por Bundy en su prensa mucho más nueva. Y con esto, el ambiente en la empresa se fue enrareciendo.
Al final del verano de 1954, la gigantesca prensa de 1000 toneladas, la de los 150 mil dólares, finalmente llegó. Sin embargo, los avances que había producido Tracy Hall y que habían seguido de cerca Bundy y Strong, hizo que no se le hiciese mucho caso. Se estaban obteniendo cada vez presiones y temperaturas mayores en las prensas tipo Belt y nadie quería bajarse de ese caballo para empezar de cero con la nueva prensa. Así, a principios de diciembre, Strong mezcló un compuesto carburizado (mezcla de hierro y carbono) que nadie sabía que más contenía y lo sometió a una temperatura de 1200ºC y alrededor de 50000 atmósferas de presión durante 16h. El resultado se dejó durante una semana aparcado hasta que su análisis mostró la existencia de diamante, ¿sería esta la primera síntesis artificial?
Tracy Hall, que había observado como esta muestra había sido abandonada en el laboratorio durante una semana, tenía la mosca detrás de la oreja y se le permitió observar los diamantes generados. Estos eran como astillas, increíblemente iguales a los que se usaban como semillas y que habían sido adquiridos por GE unos meses antes. Después de consultar con varios expertos, mostró sus dudas sobre que estos diamantes hubiesen realmente sido sintetizados a partir de carbono y las transmitió tanto a Strong como a sus jefes y compañeros. Ahí empezó la guerra. Durante las siguientes semanas, se intentó repetir el experimento de Strong 200 veces y nunca se obtuvo ni la más mínima huella de la síntesis de un diamante. Mientras tanto, Tracy Hall continuaba con sus propios experimentos.
Una semana después del supuesto descubrimiento de Strong, Tracy Hall mezcló un cilindro de grafito y sulfuro de hierro dentro de su prensa a aproximadamente 1200 ºC de temperatura y 90000 atmósferas de presión durante solo 3 minutos. Al abrir la cámara, Hall tuvo que sentarse con la emoción: habían unas láminas triangulares cuya geometría y apariencia era lo que se esperaba de la producción de diamante. ¿Había sintetizado diamante artificial? Fue directamente a la máquina de rayos X y lo comprobó. Era diamante. ¿Qué hizo después? Se calló.
Aunque muchos habían proclamado la síntesis del primer diamante artificial, nadie había sido capaz de describir un proceso reproducible. Por lo tanto, Tracy Hall repitió el proceso hasta 27 veces, quitando las semillas de diamante, cambiando el sulfuro de hierro por hierro metálico, modificando presión y temperatura, es decir, variando todos los parámetros. De los 27 intentos, en 12 obtuvo diamantes, mientras que el resto de compañeros intentaban duplicar los experimentos de Strong sin éxito. Además, invitó a dos investigadores ajenos a GE a seguir los pasos del crecimiento sin su presencia y los dos llegaron a obtener diamantes. Llegados a este punto, informó al director del laboratorio, cuya primera pregunta al ver los diamantes fue: ”Tracy ¿los has hecho en la prensa de 150 mil dólares?” . “No”, respondió Hall. Y aquí empieza la segunda parte de la historia.
Una vez sabido que el proceso de Tracy Hall era reproducible, General Electric pensó cómo dar a conocer la noticia al mundo y decidió que un periodista informase de la noticia en forma de nota de prensa. Wentorff, que había pasado todo el convulso mes de diciembre de vacaciones, repitió las síntesis de Tracy Hall con distintos metales, no solo con hierro, obteniendo que la síntesis del diamante era independiente del metal que se pusiera en la cámara junto al cilindro de grafito. GE felicitó a Wentorff, dándole más crédito que al propio Tracy Hall, lo que motivó el enfado de este último. A su vez, Strong que quería llevarse todo el protagonismo, se cameló al periodista encargado de la publicación de forma que, finalmente, cuando la nota de prensa salió publicada, se felicitaba a Strong y Bundy por lograr la primera síntesis de diamante artificial y solo en la parte final se hacía lo propio con Hall y Wentorff, por haberlo logrado posteriormente.
La desilusión, el cansancio mental y la falta de motivación para luchar contra su propia empresa, aquella para la que había querido trabajar toda su vida, hizo mella en él, pero no se amilanó. Tracy Hall envió una carta al director del laboratorio (podéis leerla aquí), detallando todos los avances que había diseñado con sus patentes correspondientes, y relatando cómo había sido el proceso para la consecución de la primera síntesis reproducible de diamante. A pesar de que el director del laboratorio reaccionó a esta carta intentando suavizar el tono y prometiéndole que sería el autor principal de la publicación científica que señalase la primera síntesis de diamante artificial, todo quedó en el olvido. El primer artículo fue redactado por la propia General Electric (Nature 176, 51–55 (1955)) con Bundy de primer autor. Por otro lado, se recalcó que había sido sintetizado en la prensa de 150 mil dólares, solo para justificar delante de los directivos de la empresa la inversión llevada a cabo. En cualquier caso, no todo fue malo, y es que Tracy Hall recibió un bonus de 25 dólares en forma de agradecimiento interno por algo que reportó a la empresa billones de dólares.
Como no podía ser de otro modo, el resultado fue que Tracy Hall terminó abandonando GE y recalando en la Brigham Young University (BYU) donde desarrollaría el resto de su carrera. Pero aún quedaba un capítulo más en esta surrealista historia de envidias y engaños. En septiembre de 1955 se iba a depositar el primer diamante artificial en el Smithsonian pero ¿qué diamante? ¿El falso de Strong o el de Hall? Bajo las amenazas de Hall de hacer todo público, finalmente se presentó al Dr. Leonard Carmichael, secretario del museo Smithsonian, uno de los diamantes sintetizados por Wentorff aunque realmente no fuese el primer diamante sino uno de los primeros.
Durante años, Hall intentó poder explotar las propias prensas que había diseñado y así poder avanzar en su carrera investigadora, pero pese a tener las patentes a su nombre, un comité (presionado por GE) lo evitó durante años. Argumentaban para ello que los soviéticos no tenían diamantes, lo cual no era cierto, y que darles información de los procesos para sintetizarlos suponía una gran amenaza en plena guerra fría. Finalmente, pudo publicar los avances que había desarrollado en prensas de condiciones extremas en 1960 (H. T. Hall, Rev. sci. Instr. 31, 125-131 (1960)).
Pero aquí no acabaron las humillaciones y persecuciones sufridas por Tracy Hall. Décadas después, en 1993, Wentorff, Bundy y Strong publicaron un estudio en Nature argumentando que el primer diamante sintetizado por Tracy Hall era natural, y que la reproducibilidad venía debida a que el grafito reaccionaba con metales del grupo VIII, como el hierro. Sospechosamente, este estudio salió cuando Tracy Hall tenía 74 años y había abandonado su puesto académico para ser ministro de la Iglesia de Jesucristo de los Santos de los Últimos Días.
En cualquier caso, la respuesta al enigma de quién había sido el primero ya no tenía sentido. En 1980 se hizo público que en los primeros años de la década de los 50, el joven ingeniero sueco Anders Kämpe usando una prensa construida por Baltazar von Platen, había sintetizado un diamante para la compañía sueca Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget (ASEA), manteniéndose en secreto hasta tres décadas después. No obstante, pese a ello, en el mundo de las altas presiones Howard Tracy Hall siempre será considerado la persona que sintetizó el primer diamante.
Texto de Juan Ángel Sans (@tresse77), investigador Ramón y Cajal en la Universitat Politècnica de València (UPV) e investigador principal del proyecto INHEXTREMIS.
