把美麗的鉆石“種”出來

林寬雨

世界上有很多種石頭，雖然它們都是石頭家族中的成員，但身份的不同可能導(dǎo)致它們的價(jià)值存在著天壤之別。比如，那些在廁所“安家”的石頭，不僅不會(huì)被人多看一眼，還經(jīng)常以“茅坑里的石頭——又臭又硬”的“反面角色”被人提及。而晶瑩剔透的鉆石卻是人們不懈追求的對(duì)象，“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”的廣告語更是流傳甚廣。

最近，鉆石這種身份高貴的石頭又一次成為人們熱搜的對(duì)象，究其原因，竟是有人把鉆石“種”了出來。這就奇怪了，鉆石不是植物，怎么會(huì)被“種”出來呢？

身份高貴的鉆石

在介紹鉆石“成長(zhǎng)”的奧秘之前，我們先來簡(jiǎn)單了解一下石頭家族中的這個(gè)“天之驕子”。

看到鉆石堅(jiān)硬的“身體”、晶瑩剔透的“外貌”，相信對(duì)它不了解的人很難想到，鉆石竟然和石墨、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)。同樣是碳原子構(gòu)成的，為什么鉆石就能變得如此高貴呢？也許是大自然“眷顧”它們“誕生”的艱難吧。據(jù)說，一般的天然鉆石都是在地球深處高溫高壓的環(huán)境下形成的，然后它們會(huì)“抓住”火山爆發(fā)的機(jī)會(huì)來到地球表面。大部分鉆石的“成長(zhǎng)”過程都非常漫長(zhǎng)，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(zhǎng)的時(shí)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)歷詮釋什么叫“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，據(jù)說通過隕石撞擊也能形成天然鉆石，但不論哪種方法，貌似都比“種”出來要難得多。那么，沒有生命的鉆石要如何“種植”呢？

中國(guó)科學(xué)院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李赫副主任說出了其中的奧秘。原來，讓鉆石“長(zhǎng)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(jiǎn)單來說，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(gè)反應(yīng)爐中，這個(gè)爐子就相當(dāng)于土壤，“種子”將會(huì)在這里“長(zhǎng)大”。“種子”放進(jìn)去之后，要在爐中充滿甲烷氣體，這些甲烷氣體是鉆石“成長(zhǎng)”的關(guān)鍵。在通上電后，甲烷分子會(huì)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(cuò)，鉆石就是由四面體結(jié)構(gòu)的碳原子構(gòu)成的，它們“成長(zhǎng)”所需要的“營(yíng)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表面上，一顆人造鉆石就慢慢地“長(zhǎng)大”了。

據(jù)說，在這種“培育方法”下，小鉆石可以以每小時(shí)0.007毫米的速度“長(zhǎng)大”，大約一個(gè)星期就可以變成一顆1克拉（0.2克）大小的鉆石啦，這“成長(zhǎng)”速度可比那些深埋地下的天然鉆石快多了。

人造鉆石也不羞

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下“成長(zhǎng)”起來的人造鉆石，沒有經(jīng)歷天然鉆石那么多的磨煉，是不是要比天然鉆石差很多呢？其實(shí)它們之間并沒有太大的差別，畢竟它們的“血統(tǒng)”是一樣的。從化學(xué)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(huì)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。值得一提的是，并不遜色于天然鉆石的人造鉆石，其“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“身價(jià)”還會(huì)進(jìn)一步降低，變得更親民。只要消費(fèi)者能摒棄“人造鉆石是廉價(jià)品”這樣的心理，人造鉆石會(huì)是一個(gè)很棒的選擇。

提到鉆石的用途，相信很多人的腦海中又會(huì)出現(xiàn)那句熟悉的廣告語——“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”。的確，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)為鉆石只能在飾品界一顯身手就太小看它了，其實(shí)它在工業(yè)上的用途也十分廣泛。比如，依靠自身極高的硬度，鉆石可以用在玻璃切割器、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(gè)優(yōu)勢(shì)，鉆石還可以用來制造半導(dǎo)體元件。根據(jù)研究人員的介紹，他們研究“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，無論是飾品界方面還是工業(yè)方面都會(huì)因此受益。所以，就讓我們一起祝愿實(shí)驗(yàn)室里的那些鉆石快快“長(zhǎng)大”吧。

（責(zé)任編輯：白玉磊 責(zé)任校對(duì)：趙夢(mèng)祺）