斯坦福大学的科学家将化石燃料变成纯粹的钻石


斯坦福大学的科学家将化石燃料变成纯粹的钻石

图释:科学家于林,制成的钻石模型


研究钻石形成的机制,探索合成人工钻石的新方法,或许不仅仅对世界各地的珠宝商来说意义重大。斯坦福大学的科学家研制出一种新型人造钻石。

传统的钻石是碳在地表下几百英里处,在高温和高压条件下慢慢结晶成价值高昂的一种石头。它们数百万年前随火山喷发而出现在地球表面。

科学家们用了数十年的时间尝试了多种方法用不同的材料来合成钻石,甚至钻石巨头戴比尔斯也曾参与其中。然而,那些方法均存在大量的弊端,不仅需要大量的能量,还需要各种昂贵的催化剂才可以完成实验。这项研究的主管说“我们只想寻找一种简单的方式,使用单一常见物质在没有催化剂的条件下转化为纯粹的钻石。”

在这个实验过程中,科学家们通过强大的显微镜观察化石燃料时发现,许多材料的组合方式与钻石晶体的原子组合方式相同,均呈现由一个、两个或三个组成笼子的小单元。与传统纯碳组成的钻石不同,石油成分中的这些菱形单元含有氢元素。

科研小组将这些钻石类物质装入叫做“钻石砧”的设备(科学家用来制造高压和生产超硬材料的设备)中,然后用激光对材料进行加热,通过一系列测试和模拟,科研小组惊喜的发现这些化石燃料分子能够以很少的能量转化成为纯钻石。温度控制在627度左右,在极端高压下,碳原子迅速排列成一排,而氢则从混合物中分离消失。


斯坦福大学的科学家将化石燃料变成纯粹的钻石

图释:科研人员用激光加热材料合成钻石


然而,科研人员发现,这项技术现在只可以生产很小的钻石斑点,现在来看,这项技术的真正价值在于它能提供钻石形成的一些见解。这一实验提高了人们对钻石形成的理解,这不仅仅会对珠宝行业产生重大影响,对于使用钻石的硬度、透明度、化学稳定性、导热率和其他独特属性的医学、生物传感、量子计算等领域也同样意义重大。


斯坦福大学的科学家将化石燃料变成纯粹的钻石

图释:晶莹剔透令人神魂颠倒的加工过的成品装饰钻石


金刚石即钻石的原石,应用领域十分广泛。“钻石恒久远,一颗永流传”把它带到了我们每个人的身边,然而,除了装饰,它还可用于水处理、水刀切割、火灾探测器、精密机械加工、微创手术、飞机制造、抗菌材料、网络通信、医药等领域,甚至现在英国科学家在研制利用金刚石制作超级洗衣粉。

研究人员说,如果你可以制造出少量的这种纯钻石,那么你就可以在特定的应用中以可控的方式对其加工混合。



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