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majer @ 2020.11.21 , 15:14
在自然界，钻石形成于地球深处。需要极高的压力和超过1000℃的高温环境。 现在有支国际团队在几分钟内制造了两种不同类型的钻石——首次在室温下制造出钻石。实验报告发表在Small杂志上。 碳原子可以多种方式结合在一起，成为不同材料，包括软质黑色石墨和硬质透明金刚石。 有类似石墨的键形式的碳单质，如石墨烯——有史以来最薄的材料。但还有不止一种的钻石结构。 在普通金刚石中，原子排列成立方晶体结构。但也可以排成六方晶体结构。 这种不同形式的钻石被称为Lonsdaleite，以爱尔兰晶体学家和英国皇家学会Kathleen Lonsdale的名字命名——最早使用X射线研究了碳结构的科学家。 人们对Lonsdaleite很感兴趣，因为据预测它比普通钻石还要硬58％，而普通钻石已被认为是地球上最硬的天然材料。 我们曾在亚利桑那州的Canyon Diablo陨石坑遗址中发现了天然的Lonsdaleite。此后，在实验室中通过高压压力机或炸药，加热和压缩石墨可以合成微量的Lonsdaleite。 制作钻石的方法 钻石早在1954年就已被人工合成。通用电气(General Electric)的Tracy Hall使用模仿地壳内自然条件的过程制出了钻石，并添加了金属催化剂以加快生长。 结果是人工高压高温钻石与自然钻石相似，但通常较小且不太完美。目前仍在生产，主要用于工业。 另一种主要方法是通过化学气体工艺，使用小钻石作为“种子”来生长更大的钻石。需要大约800℃的温度。尽管生长缓慢，但成品更大且相对无缺陷。 大自然为其他形成钻石的方法提供了线索，在陨石撞击以及太阳系中高速小行星碰撞等过程中，创造了所谓的“外星钻石”。 科学家一直试图弄清外星钻石的形成方式。有证据表明，除了高温和高压外，滑动力(也被称为“剪切”力)可能起重要作用。 受剪切力影响的对象在顶部朝一个方向推动，在底部朝相反方向推动。我们单手把桌上的一摞纸牌从顶部向右摊开。纸牌整体受到的就是剪切力，所以也可以叫做“滑动”力。 最新设计的实验，把一小片类似石墨的碳单质经极高的剪切力和压力，形成金刚石。与以前的流程不同，压缩过程中没有加热。经电子显微镜发现，所得样品中既含有常规钻石，也含有Lonsdaleite。 在室温下几分钟之内制造钻石的能力蕴藏了更多的工业潜力。 特别是，对于需要极硬材料的行业而言，用这种方法制造Lonsdaleite是令人振奋的消息。工业上我们用金刚石涂覆钻头和刀片以延长工具的使用寿命。 下一个挑战是降低压力条件。 在我们的研究中，室温下钻石形成的最低压力为80吉帕斯卡。相当于芭蕾舞鞋尖上站640头非洲大象！ 若成功降低压力条件，则制造成本将大幅降低。 https://www./for-the-first-time-ever-scientists-create-diamonds-in-the-lab-without-heat |
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