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如何变白菜价且看中科院的钻石是怎么种

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钻石恒久远

“钻石恒久远,一颗永流传”这句话不知让无数少女为之倾倒,又令更多男子为之掏空腰包。

热爱科学的你一定知道,钻石其实就是一粒坚硬透明的碳而已,它与黑不溜秋的石墨一样都是碳的同素异形体。钻石之所以贵,因为生成于数百公里深的地幔,又因为产量很低,品相好的更是少之又少。当然还有其它原因,比如传说某些垄断经营的宝石商刻意控制产销量,造成市场的饥渴,以攫取超额利润等等。

这正是中科院的科学家最近“种出钻石”引发一片欢呼雀跃的原因,眼见咱“种花家”成功种出了钻石,以后白菜价买钻戒求婚似乎是指日可待了,真是想想都激动呢!

人造钻石的尝试

自从年发现钻石其实就是纯碳之后,科学家们就开始了各种用碳造钻石的不懈尝试。

人造钻石并不容易,因为在自然状态下,碳需要在极高温度和极大压力下才能完成原子的重新排列,从而变成结构稳固的晶体。换句话说,要想将石墨变成闪亮的钻石,你至少需要K的高温和35GPa的强大压力。相当长的一段时期内,人类造不出如此强大的机器,这需要在地面以下-公里的地幔深处才能做到,有些钻石更是产生于地下公里深的地方,并最终由地幔热对流、地壳运动和火山喷发带到地表。

也难怪它死贵。

鉴于天然钻石形成于很深的地下,人们在制作人造钻石也自然希望模拟地幔高温高压的环境。其中一种代表性技术被称为HPHT,也就是将高纯度碳、小颗钻石“种子”与熔融的镍、钴或铁混合,再将其置于一组特制的模具和“砧座”里,用大型压带机对其施加10GPa的压力和℃的高温。在高温高压下,熔融金属溶解了高纯度碳源,然后将其输送到小钻石种子表面并沉淀下来,从而形成大的合成金刚石。

早期利用热压法制作的钻石颗粒大约只有0.15毫米大小,形状和颜色也不完美,只能用于工业用途。后来人们对设备和工艺进行了改进,在持续的高温高压下,可以用一星期期左右的时间得到5毫米大小的人造钻石。

由于工艺的关系,利用HPHT法制作出来的钻石大多带有杂色并且结晶不完美,依然只能用于工业。并且这种制作工艺需要极复杂的设备和大量能源,高昂的成本也使大颗粒人造钻石的价格居高不下。




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