科學(xué)家種鉆石1星期長(zhǎng)1克拉怎么回事 科學(xué)家種鉆石什么情況

今天，#科學(xué)家種鉆石1星期長(zhǎng)1克拉#上了熱搜。原來在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，培育一顆1克拉的鉆石只需一星期，它的硬度和純凈度都可以媲美天然鉆石，但價(jià)格卻只有天然鉆石的六分之一，物美價(jià)廉的人造鉆石你會(huì)買嗎？

據(jù)媒體報(bào)道，當(dāng)碳原子成功集合于種子鉆石后，將會(huì)模仿它的晶體結(jié)構(gòu)，以每小時(shí)0.006毫米的速度開始“生長(zhǎng)”，待到幾天過后，1克拉的鉆石就被這樣“種”出來啦！報(bào)道稱，這種鉆石不僅質(zhì)純而且價(jià)格更便宜，只需幾天時(shí)間，花2600元人民幣，就可以在實(shí)驗(yàn)室種出鉆石。

延伸閱讀： 揭秘珠寶界“可持續(xù)”環(huán)保新風(fēng) 實(shí)驗(yàn)室里把鉆石“種”出來

去年底，“Sustainable Diamonds”（可持續(xù)鉆石，以下簡(jiǎn)稱SD）入選美國時(shí)代周刊每年的50大年度最佳發(fā)明評(píng)選，這個(gè)珠寶領(lǐng)域唯一入選的產(chǎn)品，再次成為市場(chǎng)的聚焦點(diǎn)。

什么是SD“可持續(xù)鉆石”？據(jù)悉，它是通過CVD法（簡(jiǎn)稱為化學(xué)氣相沉積法）與太陽能技術(shù)，在等離子反應(yīng)器里培育出的、與天然鉆石具有相同物理化學(xué)性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)的“培育鉆石”，根據(jù)珠寶業(yè)內(nèi)“合成鉆石”的定義——完全或部分由人工制造的由碳原子組成的等軸晶系晶質(zhì)體，其物理性質(zhì)、化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)與天然鉆石基本相同，SD這個(gè)來自美國Diamond Foundry的“培育鉆石”也是合成鉆石的一種。這里的“培育”，指的就是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境里，實(shí)驗(yàn)人員通過模擬自然界生成天然鉆石的生長(zhǎng)環(huán)境，讓一顆鉆石種子“種”在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境里慢慢發(fā)育長(zhǎng)大。天然鉆石由于生長(zhǎng)環(huán)境的不可控，所以天然鉆石的獲得也是隨機(jī)的，但實(shí)驗(yàn)室里“種”出來的“培育鉆石”則擁有相對(duì)穩(wěn)定的屬性。

最新科技讓鉆石 在等離子狀態(tài)下“成長(zhǎng)”

在過去的十多年中，通過CVD形成的培育鉆石已經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段，去年5月，珠寶界巨頭戴比爾斯更宣布推出實(shí)驗(yàn)室培育鉆石珠寶品牌Lightbox，主打的同樣是通過CVD法制造的“培育鉆石”。而入選去年最佳發(fā)明的SD作為鉆石行業(yè)的最新科技，其優(yōu)勢(shì)和神秘之處就是等離子狀態(tài)。

“來自麻省理工、斯坦福和普林斯頓等博士技術(shù)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室里，在等離子狀態(tài)下，鉆石就可能‘種’出來：在高達(dá)5537℃等離子反應(yīng)器中加入碳原子，原子就能一個(gè)接一個(gè)地附著在一塊薄薄的鉆石晶體上，逐漸‘長(zhǎng)大’為SD。”Martin Roscheisen，Diamond Foundry的創(chuàng)始人在接受本報(bào)記者獨(dú)家采訪時(shí)表示，“在舊金山南部的培育場(chǎng)，我們用具有數(shù)百個(gè)單獨(dú)精密設(shè)計(jì)零件的新型等離子反應(yīng)器創(chuàng)造出一個(gè)能培育鉆石的環(huán)境。”

SD的所有反應(yīng)和生長(zhǎng)都要在等離子狀態(tài)下進(jìn)行的，換句話說，只有在這種形態(tài)里CVD技術(shù)才能進(jìn)行。Martin解釋說，“這種新的CVD反應(yīng)室結(jié)構(gòu)過程是不會(huì)額外添加催化劑的，所以成品SD的雜質(zhì)也很少。”他還用了一個(gè)生動(dòng)的形容來表述：SD的優(yōu)勢(shì)在于鉆石“種子”，Diamond Foundry的技術(shù)能將這個(gè)“種子”的制造能力無限提高，“種子”越大，能“長(zhǎng)”出來的鉆石就越大。

據(jù)了解，業(yè)界還有另外一種常用的合成鉆石的制造法“HPHT”（高溫高壓合成法）。HPHT工藝運(yùn)用鐵、鎳等部分金屬元素作為催化劑，模擬天然鉆石出產(chǎn)的溫度和壓力環(huán)境進(jìn)行晶體培育。HPHT培育鉆石和CVD培育鉆石晶體形狀不同，但都成為了珠寶首飾應(yīng)用領(lǐng)域的新軍。

據(jù)了解，2015年，IGI香港實(shí)驗(yàn)室鑒定了當(dāng)時(shí)世界上最大的無色HPHT的培育鉆石，該培育鉆石由New Diamond Technology LLC公司合成，重達(dá)10.02克拉，采用的是方形祖母綠形切工。據(jù)悉這顆鉆石是由一顆創(chuàng)紀(jì)錄的32.26克拉培育鉆石原石打磨而成的。2019年，DF公司技術(shù)能達(dá)到生成最大的SD毛料為45克拉（這也是商用級(jí)別可推廣量產(chǎn)的克拉數(shù)），一個(gè)反應(yīng)爐的完整生長(zhǎng)周期大約是兩到三周。Martin告訴記者，他們其實(shí)無法人工判定這個(gè)周期下的成品會(huì)有多大，因?yàn)榕嘤倪^程他們是不會(huì)干預(yù)的，也就是說SD在實(shí)驗(yàn)室被模擬的自然環(huán)境下，是保留著天然鉆石的“自由生長(zhǎng)”的。