科学家找到几分钟内在室温条件下锻造出罕见钻石的方法

据外媒报道，传统的钻石需要在地球深处经过数十亿年时间发展才能形成，极端的压力和温度为碳的结晶提供了合适的条件，然而现在科学家们正在研究锻造这些宝石的更便捷方法。 近日，一个国际研究团队已经成功地将这一过程缩短到了短短几分钟，其展示了一种不仅能快速成型而且还能在室温下成型的新技术。

尽管在实验室里几分钟就能制造出钻石的想法对珠宝商、说唱歌手或那些想要解决某个问题的人来说很有吸引力，但这并不是该类型研究的最终目的。这种以坚韧著称的材料的人造版可用作切割超硬材料的新刀具、新型保护涂层或其他工业设备。

据悉，这项最新的突破由来自澳大利亚国立大学(ANU)和RMIT大学的科学家们领导，他们使用了一种被称为钻石砧的设备。研究人员使用这种设备来创造能产生超硬材料所需的极端压力。研究小组将相当于640头非洲象的压力施加在一只芭蕾舞鞋的顶端，这样做则能在装置中的碳原子中引发意想不到的反应。

“故事的转折在于我们如何施加压力，”澳大利亚国立大学教授Jodie Bradby说道，“除了非常高的压力外，我们还让碳体会到一种叫做‘剪切’的东西--就像一种扭曲力或滑动力。我们认为这允许碳原子移动到适当的位置从而形成六方晶系陨石钻石和常规钻石。”

其中，常规钻石大家可能会在订婚戒指上发现，而六方晶系陨石钻石则比较罕见，只在陨石撞击地点才会发现。通过使用先进的电子显微镜，研究小组对样品进行了详细的检查发现，这些材料是在类似于钻石“河流”的条带中形成。

皇家理工学院的Dougal McCulloch教授表示：“我们的照片显示，在我们跨机构团队开发的新方法下，常规钻石只在这些六方晶系陨石钻石的中间形成。第一次看到这些由六方晶系陨石钻石和普通钻石组成的小‘河流’真是太神奇了，这真的帮到我们了解它们是如何形成的。”

研究小组希望这项技术能使他们生产出大量的人造钻石尤其是六方晶系陨石钻石。据预测，六方晶系陨石钻石的硬度比普通钻石要高出58%。

Bradby说道：“六方晶系陨石钻石有潜力用于切割矿场的超固体材料。”

相关研究报告已发表在《Small》上。

个人是做不了滴

目前，在实验室有两种制造人造钻石的途径。

一种是化学气体相沉积法，英文简称叫做CVD，由位于波士顿的阿波罗钻石公司研制。

这种方法较灵巧，是一种在高压器里制造钻石。具体是在一个如洗碗机大小的高压器里，用化学气体相沉积的方法来加热天然气和氢气，接着便会产生一种碳化电浆，电浆随后会像雨点一样撒落在高压器底部的碳化基片层上。电浆越积越多，而且慢慢变硬，最后形成像钻石一样的晶体，纯且清亮。

另一种制造人造钻石的方法是由位于佛罗里达州的盖迈希公司研制的“残酷”办法。

在这里，高温和高压更是制造技术的关键。在一个陶制的容器里，液压机可以提供高压达58000个大气压，而电则可以产生热量，温度可达2300华氏度，如同提供了一个仿真天然钻石在地壳中形成的环境。科学家在这种高压和高温的状态下，把碳晶体原料变成黄钻石。

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“钻石骗局”听说过吗？钻石恒久远，一颗永流传。而钻石本质是碳单质，虽然晶莹剔透闪花眼，却可以人为利用石墨在高温、高压的环境中制造的，“骗局”的说法就来了。

钻石是在地球历史上经过一些极端的变化产生的，比如在小行星撞击地球地层下的高温高压环境，而地球历史上这样的事件是比较多的，还有地下本身压力、温度就高一些，也有可能形成钻石，但是由于埋藏地点，开采比较难，加上钻石体积、硬度的限制，后期加工的困难也高一些，所以钻石昂贵，物以稀为贵，这没什么矛盾，只有在非常极端的环境中才能产生体积巨大的钻石，人类目前发现的自然生成的体积最大的钻石是重达3106克拉的非洲之星母体钻石。

而现在人类的技术已经可以模拟钻石生成的环境，用碳来制造钻石，在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石。但是用这种方法制造的钻石分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，体积也比较受限。

所以在一定程度上讲，人造钻石确实没办法和天然钻石相比。但因为外观看起来与天然钻石没多大区别，主要在于后期加工，造假又比较低廉，也很受欢迎。好看耐用不就完了吗？然而也并非如此，人都是有点虚荣心的，手上戴个千百万年前形成的天然钻石和实验室中短时间形成的人造钻石，当然是前者更容易满足人的心理。

HPHT钻石是通过人工生产出来的合成钻石。

HPHT钻石又称合成钻石、实验室培育钻石，是通过科学的方法人工生产出来的钻石。合成钻石与天然钻石在化学成分、晶体结构、光学特性和物理特性方面没有区别。它们也是真正的钻石，与天然钻石一样享受国际鉴定机构的品质保证。

实验室培育钻石的制造方法主要分为两种，一种是高温高压法，一种是化学气相沉淀法。两种方法制造出来的钻石都可以在GIA、IGI、HRD以及中国珠宝玉石质量监督检验中心等权威鉴定机构开具鉴定证书。

钻石合成原理

HPHT培育钻石是指通过高温高压法，模仿天然钻石的生长过程，将钻石种子放置在指定的高压力、高温度培育空间内，之后再将纯碳材料，例如石墨等，来熔化分解碳原子。借助其他金属助熔剂来降低钻石生长所需要的条件，从而碳材料会借助熔剂向钻石种子移动并结晶，形成钻石晶体。

HPHT培育钻石是在高温高压下合成的，具有磁性和金属包裹体等特点。这是因为在合成的过程中，需要加入一些金属物质，当金属物质的浓度足够高的时候，便会显现出磁性。