
如果您认为蒂法尼(Tiffany)窗户的戒指上的岩石很漂亮,那么用新发达的方法在实验室中处理的钻石确实会让您震惊。
钻石是一种纯碳的一种特殊形式,当然是用来添加珠宝闪光的多种。它也用于制造手术刀叶片,电子组件,甚至量子计算机。
但是钻石的特性这使得它非常适合这些用途 - 它的硬度(它是最难的自然出现的矿物),对化学物质,辐射和电场的光学清晰度和抵抗力 - 也可能使其很难使用。
可以通过称为退火的加热过程从钻石中清除缺陷,但是此过程可以将钻石变成石墨,碳柔软且灰色且用于铅笔铅的另一种形式或同素碳。
为了防止石墨化,钻石处理以前需要使用高压(大气压高达60,000倍或我们在海平面上的压力),但在退火过程中,这种高压/高温过程很昂贵,并且对可以处理的钻石的尺寸和数量限制了。
华盛顿特区卡内基机构的一组科学家团队发现了解决这些问题的问题,并制造了更大,更好的钻石。
生长的钻石
他们使用一种称为化学蒸气沉积(CVD)的方法来生长合成钻石。与其他使用高压的钻石种植方法不同,例如在地球深处形成天然钻石的压力,CVD在低压下会产生单晶钻石。这些钻石可以很快生长,并且缺陷相对较少。
卡内基团队可以将这些合成的钻石摄取,并在高达3,632度的华氏度(2,000摄氏度)的温度下将其退火,而压力低于大气压力。退火过程将钻石晶体最初是黄褐色,无色或浅粉红色。该过程还具有最小的石墨化。
研究团队成员Chih-Shiue Yan说:“令人惊讶的是,这种成本效益的方法将棕色CVD钻石转变为清晰的粉红色晶体。”
研究人员还弄清楚了是什么原因导致粉红色的色彩:氮原子代替了晶体结构中某些位置的碳原子。 Yan说:“这一发现也可能有助于宝石行业将天然与合成钻石区分开。”
新方法,详细介绍了该期刊的10月27日国家科学院论文集,还可以让研究人员种植钻石大。研究团队成员Ho-Kwang Mao说:“这个新退火过程中最令人兴奋的方面是可以对待的晶体的无限尺寸。” “突破将使我们能够推向高质量的千卡拉特钻石。”
希望钻石仅是45.52克拉。
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