科学家们在创纪录的 150 分钟内学会了制造人造钻石

世界上最坚硬、最美丽、最昂贵的矿物是钻石。 他们形成了 深度约200公里 地下高压条件下 1000度的高温。 数十亿年的高温和高压影响着碳，它变成了一种具有晶体结构的美丽矿物。 由于火山活动，钻石从地球深处升到地表。 这种珍贵材料的提取非常困难，这就是为什么它需要花费很多钱。 随着时间的推移，科学家们已经学会用碳制造与真实钻石完全相同的人造钻石。 它们之间确实没有区别，但人造石更便宜，因为它们的生产不需要数十亿年，而只需几周。 人造钻石似乎很快就会变得更加容易获得，因为科学家发现 一种在 150 分钟内生产它们的方法。

人造钻石是如何制造的

制造人造钻石的第一步是 制成 200多年前。 随后，英国化学家史密森·坦南特成功地完全燃烧了一颗真正的钻石。 经过这次实验，科学家们首次了解到这种珍贵矿物完全由纯碳组成。 一段时间后，科学家们逆转了这一过程，学会了将碳转回钻石。 如今，生产合成钻石的方法有多种。

英国化学家史密森·坦南特是人造钻石之父。 图片来源：史密森尼杂志

Самая базовая статья в тему: Как добывают алмазы и откуда они берутся

化学气相沉积

第一项技术称为 化学气相沉积（CVD）。 使用这种方法时，专家会创建一个压力和温度受控的特殊室。 然后将一种含碳气体（例如甲烷）泵入其中。 这次它会经过过滤器，最终只剩下纯碳。 由此产生的碳原子随后沉积在特殊基材的表面上，形成钻石。

培育钻石可以有不同的形状、颜色和尺寸。 图片来源：俄罗斯珠宝商杂志

Это тоже интересно: Ученые объяснили как алмазы поднимаются из недр на поверхность Земли

什么是高温高压钻石？

还有 高温高压钻石。 通过这项技术，含碳物质（例如石墨）也被放置在高温高压的腔室中。 在地球深处的条件下，碳开始变成晶体。 冷却后，晶体学专家获得人造宝石。

无论采用何种技术，人造钻石的品质都是相同的。 图片来源：Phone Arena

这是关于如何制造人造钻石的非常简短和简化的描述。 任何技术都需要使用超过 1000 摄氏度的高温和压力，就像在地球深处一样。 制造合成钻石的过程虽然不是十亿年，但需要几周的时间。 最近科学家 将这个时间缩短至 150 分钟。

Читайте также: Ученые искусственно создали алмазы и новый тип воды из пластика

创造钻石的最快方法

新晶体制造技术的作者 是 来自韩国的科学家。 创造钻石仍然是 需要1025摄氏度左右的温度。 然而，新技术 仅需1个大气压， 这与海平面的压力大致相同。 通常，碳形成晶体需要数万倍的压力。 最重要的是，这个过程需要 仅需150分钟，即约2.5小时。

这项新技术的本质是科学家将纯碳溶解在液态金属的复杂混合物中。 由于使用了镓、铁、镍和硅，他们成功地降低了压力要求。 使用真空系统将熔融金属倒入石墨体中，使混合物能够快速加热和冷却。 科学家使用甲烷和氢气的混合物作为纯碳的来源。

在显微镜下在液态金属中生长的金刚石薄膜。 图片来源：科学杂志《自然》

在液态金属创造的条件下，从甲烷中释放的碳开始变成晶体。 钻石的起源开始在表面形成 该过程开始后已经 15 分钟了。 2.5小时后，科学家们收到了连续的金刚石薄膜。 科学家们相信，未来他们将能够取得更加令人印象深刻的成果。 例如，他们 希望 通过简单地增加表面形成金刚石薄膜来获得更多的金刚石。

Каждый день в нашем Telegram-канале появляются познавательные статьи, которых нет на сайте. Обязательно подпишитесь и читайте!

如果新技术扎根，钻石的成本可能会大幅下降。 但这仅适用于人造珠宝；真正的钻石在地球深处形成了数十亿年，始终具有很高的价值。 世界上最昂贵的钻石是粉红色的，它的价格特别高，因为它是在比其他钻石更困难的条件下形成的。