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中科院“種”出了鑽石,在實驗室環境下,一星期即可培育一顆1克拉的鑽石,其硬度和純淨度都可以媲美天然鑽石,價格卻只有天然鑽石的六分之一。

據介紹,“種”鑽石的原料是天然鑽石的籽金片和甲烷氣體。從甲烷氣體中分裂出的碳原子沉積在“種子鑽石”上(化學氣相沉積法),然後就會以每小時0.007毫米的速度“生長”。

1965年,凱斯西儲大學的研究人員約翰·C.安格斯(John C Angus)開始用化學氣相沉積法,製造鑽石——後來,這種工藝得到蘇聯和日本實驗室的改進。

左:等離子室出爐的原石 右:經專業人士切割、拋光之後的鑽石

利用該技術,鑽石也可以做半導體元件。半導體晶片的製造過程,其實就是向一個化學氣相沉積反應室內新增矽。鑽石的耐熱性遠勝於矽——隨著電子裝置的效能日益強大,鑽石就成了理想的材料。在一些實驗中,鑽石半導體的導電能力達到了矽的100萬倍。

化學氣體沉澱法

首先用鐳射從人造鑽石或天然鑽石上削下細小的薄片,這塊薄片就好比是人造鑽石的種子,鐳射會讓鑽石薄片變黑,還要對這塊鑽石薄片拋光,在鑽石薄片周圍塗上樹脂和化學劑,讓鑽石薄片完全固定在鋼塊上。

將固定有鑽石薄片的鋼塊旋接在螺紋杆上,放入帶有鑽石顆粒的轉輪上,讓鑽石薄片與鑽石顆粒接觸,轉輪旋轉時會產生摩擦力,鑽石是最堅硬的礦物,只有其它鑽石能有效拋光鑽石,前後差別非常驚人,鑽石薄片表面會變得晶瑩剔透。

現在就可以開始培養了,用夾子將鑽石薄片放在特製的金屬底座上,它們之間留有生長所需的足夠空間。

用金屬箱蓋住它們,注入氫氣和甲烷氣體,機器內會增加壓力,還將鑽石薄片加熱到1千攝氏度以上,甲烷會分解出碳原子,形成等離子體降落在鑽石薄片上,沉澱結晶幫助它們長大。

鑽石能以每小時0.006毫米的速度生長,兩天時間就能獲得周圍包裹著石墨的鑽石。

但這些粗糙的鑽石還需要加工才能發出光芒,在尖頭鋼棒上塗上樹脂,將人造鑽石粘在樹脂上,透過不斷旋轉鐳射會切削修整每個面,讓人造鑽石變得晶瑩剔透。

透過放大鏡檢查品質,還要放入另一個拋光轉輪將鑽石修剪成經典的鑽石形狀,就會讓鑽石更加閃亮奪目,

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