
实验室里“种”出的钻石

钻石在实验室里“培育”

科学家在实验室里“种”钻石
天然钻石价格不菲,渴望拥有一颗高纯度钻石的消费者或许可以考虑英国科学家在实验室里“种”出的钻石。这种人造钻石比天然钻石更纯净,价格却便宜两成。
英国加的夫大学奥利夫·威廉姆斯教授,带领一个团队为半导体研究制造钻石。他们先把一颗天然钻石作为“种子”置入真空室,以去除空气中所含杂质,然后向真空室泵入3000摄氏度高温的气体甲烷和氢气,形成高度带电等离子体。由于温度较高,这两种气体迅速分裂。从甲烷气体中分裂出的碳原子集合于“种子钻石”,自然模仿这颗天然钻石的晶体结构,以每小时0.006毫米的速度“生长”。实验室环境下,几天就可以“培育”一颗1克拉大小的钻石。
同样技术可用于生产首饰用钻石。威廉姆斯教授说,这种实验室“种”出的钻石纯度高于自然界存在的几乎任何物质。他告诉英国天空新闻频道:“最好的‘种植手’(生产的钻石),每一万亿原子只有一个不纯。”与同等大小的天然钻石相比,这种人造钻石价格便宜15%至20%。
这项技术有望彻底颠覆钻石产业,已经有几家大企业尝试“种植”首饰用钻石。不过,钻石生产商协会董事长马克·利伯赫尔认为,即使外观上肉眼难以区别,人造钻石和天然钻石仍然价值不同。因为,珠宝的价值一定程度上取决于“情感质量”。
你知道吗?钻石在纳米尺度上有弹性
钻石是世界上最坚硬的天然材料。但一个国际科研团队发现,钻石在纳米尺度上是有弹性的,可以像橡皮一样弯曲变形还能恢复原状。
相关论文发表在美国《科学》杂志上。这一发现有望应用于数据存储、体内成像设备和药物传递等领域。
研究人员通过化学气相沉积及刻蚀生长出钻石纳米针。结果发现,形状类似于牙刷毛头、但只有几百纳米的钻石“针头”,其弹性拉伸应变可达9%。相比之下,大块的天然金刚石在断裂破坏前的弹性拉伸应变远低于1%。
美国麻省理工学院纳米力学实验室主任、论文共同高级作者道明说,在钻石针的应变极限以内卸载外作用力,变形可完全逆转并恢复原状。
论文共同高级作者、香港城市大学力学和生物医学工程副教授陆洋说,他们使用了一种独一无二的纳米力学方法,可精准控制和量化纳米钻石样品的超大拉伸应变。
参与研究的新加坡南洋理工大学校长苏布拉·苏雷什说:“这项工作显示,在宏观尺度上不可能发生的,在纳米尺度上可以实现。”
钻石在纳米尺度上的弹性拉伸应变有巨大应用潜力。据研究人员介绍,拥有9%弹性拉伸应变的纳米钻石会产生磁场变化,可用激光将数据编码到钻石中存储。利用钻石“氮晶格空位中心”的特性还可提高磁共振成像分辨率,用于复杂纳米结构和生物分子的三维成像。此外,可弯曲的钻石还可用于细胞内给药。
新华网