“種”出美麗的鉆石

林寬雨

“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳?！便@石的廣告語相信同學(xué)們都聽過。最近，鉆石又登上了熱搜，原來，中科院寧波材料所竟然宣布把鉆石“種”了出來。鉆石不是植物，是如何“種”出來的呢？下面，咱們就一起去看一看其中的奧秘。

身份“高貴”的鉆石

在介紹鉆石的“成長”奧秘之前，我們先來簡單了解一下它。鉆石外貌非常華麗，身體堅(jiān)硬，晶瑩剔透。其實(shí)，鉆石和石墨、煤炭一樣都是由碳原子組成的，它們的差別僅僅在于鉆石中的碳原子是四面體結(jié)構(gòu)，而石墨和煤炭中的則是平面結(jié)構(gòu)。

同樣是由碳原子構(gòu)成的，為什么鉆石就如此“高貴”呢？也許是大自然眷顧它們誕生的艱難吧。一般的天然鉆石都是在地球深處高溫、高壓的環(huán)境中形成的。形成后，它們會抓住火山爆發(fā)的機(jī)會來到地球表面。大部分鉆石的“成長”過程都非常漫長，有的鉆石的年齡甚至跟地球相仿。也就是說，大多數(shù)天然鉆石都是在高溫、高壓的環(huán)境中度過了非常漫長的時光，才贏得了如今人們青睞的目光。這些天然鉆石好像在用自己的經(jīng)歷告訴我們什么叫“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”。

“種”鉆石的奧秘

除了在地下高溫、高壓的環(huán)境中形成，通過隕石撞擊也能形成天然鉆石。不論哪種方法，貌似都比“種”出來要難得多。那么，沒有生命的鉆石要如何“種”出來呢？來自中國科學(xué)院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的副主任李赫說出了其中的奧秘。原來，這次讓鉆石“長大”采用的是化學(xué)氣相沉積法，它和高溫、高壓法是目前制造人造鉆石的主要方法。

具體操作過程簡單說來，就是首先要有一顆天然鉆石的籽晶片作為種子，然后把這顆種子放進(jìn)一個反應(yīng)爐中，這個爐子就相當(dāng)于土壤，種子將會在這里“長大”。種子放進(jìn)之后要在爐中充滿甲烷氣體，這些甲烷氣體是鉆石“成長”的關(guān)鍵。在通上電后，甲烷分子會被電離成含有大量碳原子的等離子體?？吹竭@里，大家是不是想到了什么？沒錯，鉆石是由四面體結(jié)構(gòu)的碳原子構(gòu)成的，它們“成長”所需要的“營養(yǎng)成分”就是碳原子。所以，隨著等離子體里的碳原子如灰塵般一層又一層地落到天然鉆石的籽晶片的表面上，一顆人造鉆石就慢慢地“長大”了。據(jù)說，在這種“培育方法”下，小鉆石可以以每小時0.007毫米的速度“長大”，大約一個星期就可以變成一顆1克拉（1克拉=0.2克）大小的鉆石啦，這“成長”速度可比那些深埋地下的天然鉆石快多了。

人造鉆石也不差

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下“成長”起來的人造鉆石，沒有經(jīng)歷天然鉆石那么多的磨煉，那么，它們在“長大”后是不是要比天然鉆石差很多呢？其實(shí)并沒有！畢竟它們的“血統(tǒng)”是—樣的。從化學(xué)的角度上看，它們都是由碳原子構(gòu)成的，只不過在雜質(zhì)成分上會存在一點(diǎn)區(qū)別，這點(diǎn)區(qū)別不要說肉眼基本察覺不到，在科學(xué)儀器下都很難分辨出來。

值得一提的是，在“配備”上并不遜色于天然鉆石的人造鉆石的“身價(jià)”只有天然鉆石的1/6，可謂是物美價(jià)廉?？梢灶A(yù)見，隨著這種“種”鉆石技術(shù)的成熟，未來的人造鉆石的“身價(jià)”還會進(jìn)一步降低，變得更親民。只要你能摒棄“人造鉆石是廉價(jià)品”這樣的心理，人造鉆石會是一個很棒的選擇。

鉆石不僅僅能做首飾

鉆石堅(jiān)硬的“身體”、晶瑩剔透的“外表”和超高的折射率讓它在飾品界很受歡迎，人們很喜歡把它當(dāng)成愛情信物。不過，如果你認(rèn)為鉆石只能在首飾界一顯身手就太小看它了。其實(shí)，鉆石憑借其突出的特點(diǎn)在工業(yè)上的用途十分廣泛。比如，依靠自身極高的硬度，鉆石可以被用在玻璃切割器、手工研磨工具等器具上。另外，鉆石的導(dǎo)熱能力特別強(qiáng)，憑借這個優(yōu)勢，鉆石還可以用來制造半導(dǎo)體元件。根據(jù)李赫的介紹，他們這次研究“種”鉆石也是希望未來它可以在光學(xué)、熱學(xué)及半導(dǎo)體研究上得到應(yīng)用。

由此可見，如果“種”鉆石的技術(shù)在未來能夠得到廣泛應(yīng)用，無論是飾品方面還是工業(yè)方面，都會因此受益。所以，現(xiàn)在就讓我們—起祝愿那些實(shí)驗(yàn)室里的鉆石快快“長大”吧！

責(zé)任編輯：夏越 責(zé)任校對：陸艷