前不久，媒體報道了一則科學(xué)家“種”出鉆石的新聞。
聽起來這似乎是個新鮮事兒。中科院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)實驗室表示，在實驗室的環(huán)境下，一星期就能“長”出一顆1克拉鉆石。培育過程就像種糧食，通過種子（天然鉆石）和養(yǎng)料（甲烷氣體等），新鉆石能以每小時0.007毫米的速度“生長”。其實，早在1953年，瑞士科學(xué)家就已經(jīng)首次合成了金剛石。如今，合成人造金剛石的方法有很多，能夠產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)主要有高溫高壓法（HTHP）和化學(xué)氣相沉積法（CVD）。其中，化學(xué)氣相沉積法（CVD）就是前面新聞中說的“種”出鉆石的具體方法。化學(xué)氣相沉積法在技術(shù)上早已成熟， 2005年卡耐基研究院還改進(jìn)了這種方法，大大提高鉆石的生長速度，使之達(dá)到了每小時300微米，并成功制造出一顆10克拉的無色透明鉆石。研究者利用牛糞中產(chǎn)生的沼氣提煉出甲烷，再加上氫氣、氮氣的輔助，在微波爐中模擬地球內(nèi)的高溫高壓環(huán)境，使其中的碳原子在基底（天然鉆石）上過飽和沉積，不斷累積到基底表面，然后“生長”形成新的鉆石。金伯利巖石中的鉆石 作者提供
這種在實驗室里“種”出來的鉆石和天然鉆石在外觀上、化學(xué)成分和物理性質(zhì)上都沒什么差異，甚至純度更高，如果僅憑肉眼觀察就連最有經(jīng)驗的寶石專家也難辨真假。它們內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別只有通過專業(yè)的儀器設(shè)備才能檢測出來。想買天然鉆石的小伙伴可能會擔(dān)心，那自己買到人造鉆石的幾率豈不是很大？不用擔(dān)心，事實上每年全球天然和人造鉆石只有不到10%被用作了首飾，絕大部分都流向了工業(yè)界，發(fā)揮著這種純碳晶體絕佳的材料性能。比如，由于它硬度極高，是十分理想的切割、研磨和拋光工具，可用于制造刀具、鉆頭和磨料等。地質(zhì)隊員在朝著地下鉆探時就需要堅硬的鉆頭，鉆頭里面嵌入了一些細(xì)小的鉆石顆粒，能夠磨損并鉆透地下巖石。另外，我們小時候經(jīng)常見到切割玻璃的，都是鉆石刀，還記得那句“沒有金剛鉆，別攬瓷器活”嗎？人造鉆石刀
鉆石還是目前所知導(dǎo)熱系數(shù)最高的物質(zhì)，比金屬材料的導(dǎo)熱能力還要強，將其應(yīng)用于微電子制造有助于熱量從熱敏元件中迅速排出，是理想的散熱材料。工業(yè)鉆石的應(yīng)用會越來越廣，未來，人們?nèi)粘Ｉ钪锌赡苓€會出現(xiàn)：鉆石芯CPU、鉆石芯手機、鉆石芯銀行卡等等。鉆石常被用作切割材料
與鉆石外觀相似的礦物有很多種，在以前珠寶鑒定技術(shù)比較落后的年代，用其他礦物冒充鉆石騙人是常有的事兒。雖然現(xiàn)在用假鉆石騙人不那么容易得逞了，但市場上出現(xiàn)了很多鉆石的仿制品仍需正確認(rèn)識，比如合成立方氧化鋯、合成金紅石、合成碳硅石、人造釔鋁榴石和人造釓鎵榴石等，其中合成立方氧化鋯最為常見。合成立方氧化鋯最早在1974年由蘇聯(lián)人通過化學(xué)方法制造，俗稱“蘇聯(lián)鉆”，價格十分便宜，一直是鉆石的最佳仿制品。但是，這些仿制品的色散能力、相對密度、硬度等物理性質(zhì)和天然鉆石有一定的區(qū)別，可作為辨別真假的指標(biāo)，如立方氧化鋯與鉆石相比，它的色散能力和相對密度稍高，但硬度明顯低于鉆石。一直以來，人們都認(rèn)為世界上最大的刻面鉆石是“庫利南1號”，重530.2克拉，目前歸屬于英國皇室。這枚鉆石是1905年在南非發(fā)現(xiàn)的，原石重量為3106.75克拉，后被分為9顆大鉆石和96顆小鉆石，其中最大的一塊就是“庫利南1號”。當(dāng)初在運輸中還有個小故事，持有者采用“明修棧道暗度陳倉”之計，先雇了一條船，大張旗鼓的將一個裝有假鉆石的保險箱通過海上運走，然后用普通的掛號信把真正的“庫利南鉆石”郵寄到英國。庫里南鉆石
圖源：維基百科
但若論重量大小，“金禧鉆石”才是目前世界上最大的刻面鉆石。1986年，有人在南非發(fā)現(xiàn)了一塊755.5克拉的金黃色鉆石，從中切割出545.67克拉的成品，后來被泰國商人買走獻(xiàn)給了泰國王室，被命名“金禧鉆石”。關(guān)于這個問題，你以為答案是南非，或者印度?錯！盡管這些國家的鉆石舉世聞名，但迄今為止儲量最大的鉆石礦位于俄羅斯。大約3500萬年前，一顆直徑約5至8公里的小行星以每秒15至20公里的速度撞擊了俄羅斯西伯利亞地區(qū)。強烈撞擊熔化了數(shù)千立方千米的巖石，并形成了一個直徑約100公里的隕石坑，這就是著名的珀匹蓋隕石坑。由于隕石撞擊產(chǎn)生高壓沖擊波，在行進(jìn)中對物質(zhì)施加壓力，即所謂的“沖擊加載作用”，可將石墨轉(zhuǎn)變成金剛石?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，珀匹蓋隕石坑內(nèi)的金剛石儲量超過了地球上所有已知金剛石礦床的總和。然而，珀匹蓋隕石坑內(nèi)的金剛石形成于瞬間高溫高壓條件下，缺少足夠的時間結(jié)晶生長，難以形成大塊頭，基本上都是直徑不足兩毫米的細(xì)小顆粒，所以對于寶石生產(chǎn)商而言，珀匹蓋隕石坑沒有什么吸引力。這里的金剛石顆粒只能用于工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，俄羅斯已經(jīng)成為世界上最大的鉆石生產(chǎn)國，不僅一直在開采鉆石，而且在實驗室中大量生產(chǎn)鉆石。這些鉆石知識你了解了嗎？其實鉆石并不都是透明的，下一次我們來講講那些有顏色的鉆石！
藍(lán)色鉆石 作者提供
本文作者馬志飛，系地質(zhì)勘探高級工程師，科普作家，著有《石頭記》等。本文為上海自然博物館（上?？萍拣^分館）原創(chuàng)，
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