英國科研人員實驗室裡「種」出鑽石 更純更便宜

實驗室裡「種」出的鑽石

鑽石在實驗室裡「培育」

科學家在實驗室裡「種」鑽石

 

天然鑽石價格不菲,渴望擁有一顆高純度鑽石的消費者或許可以考慮英國科學家在實驗室裡「種」出的鑽石。這種人造鑽石比天然鑽石更純凈,價格卻便宜兩成。

英國加的夫大學奧利夫·威廉姆斯教授,帶領一個團隊為半導體研究制造鑽石。他們先把一顆天然鑽石作為「種子」置入真空室,以去除空氣中所含雜質,然後向真空室泵入3000攝氏度高溫的氣體甲烷和氫氣,形成高度帶電等離子體。由於溫度較高,這兩種氣體迅速分裂。從甲烷氣體中分裂出的碳原子集合於「種子鑽石」,自然模仿這顆天然鑽石的晶體結構,以每小時0.006毫米的速度「生長」。實驗室環境下,幾天就可以「培育」一顆1克拉大小的鑽石。

同樣技術可用於生產首飾用鑽石。威廉姆斯教授說,這種實驗室「種」出的鑽石純度高於自然界存在的幾乎任何物質。他告訴英國天空新聞頻道:「最好的‘種植手’(生產的鑽石),每一萬億原子只有一個不純。」與同等大小的天然鑽石相比,這種人造鑽石價格便宜15%至20%。

這項技術有望徹底顛覆鑽石產業,已經有幾家大企業嘗試「種植」首飾用鑽石。不過,鑽石生產商協會董事長馬克·利伯赫爾認為,即使外觀上肉眼難以區別,人造鑽石和天然鑽石仍然價值不同。因為,珠寶的價值一定程度上取決於「情感質量」。

你知道嗎?鑽石在納米尺度上有彈性

鑽石是世界上最堅硬的天然材料。但一個國際科研團隊發現,鑽石在納米尺度上是有彈性的,可以像橡皮一樣彎曲變形還能恢複原狀。

相關論文發表在美國《科學》雜誌上。這一發現有望應用於數據存儲、體內成像設備和藥物傳遞等領域。

研究人員通過化學氣相沈積及刻蝕生長出鑽石納米針。結果發現,形狀類似於牙刷毛頭、但只有幾百納米的鑽石“針頭”,其彈性拉伸應變可達9%。相比之下,大塊的天然金剛石在斷裂破壞前的彈性拉伸應變遠低於1%。

美國麻省理工學院納米力學實驗室主任、論文共同高級作者道明說,在鑽石針的應變極限以內卸載外作用力,變形可完全逆轉並恢複原狀。

論文共同高級作者、香港城市大學力學和生物醫學工程副教授陸洋說,他們使用了一種獨一無二的納米力學方法,可精準控制和量化納米鑽石樣品的超大拉伸應變。

參與研究的新加坡南洋理工大學校長蘇布拉·蘇雷什說:「這項工作顯示,在宏觀尺度上不可能發生的,在納米尺度上可以實現。」

鑽石在納米尺度上的彈性拉伸應變有巨大應用潛力。據研究人員介紹,擁有9%彈性拉伸應變的納米鑽石會產生磁場變化,可用激光將數據編碼到鑽石中存儲。利用鑽石“氮晶格空位中心”的特性還可提高磁共振成像解析度,用於複雜納米結構和生物分子的三維成像。此外,可彎曲的鑽石還可用於細胞內給藥。

新華網