天天看點

僅需150分鐘!科學家在實驗室制造出比天然鑽更閃耀的鑽石

作者:Science科學說

科學家們現在可以在短短150分鐘内生産出成本效益高、外觀與天然鑽石無異的實驗室培育鑽石。

來自南韓的研究人員創造了微小的鑽石,這些鑽石可能成為天然鑽石的更環保替代品。

僅需150分鐘!科學家在實驗室制造出比天然鑽更閃耀的鑽石

研究人員在極端溫度下将矽和一系列液态金屬與碳氣體結合,将它們還原成碳原子,這些碳原子與矽結合形成了鑽石。

在美國,一克拉的“公主方切型"天然鑽石平均價格為2500美元,而實驗室培育的同類鑽石僅售500美元。

鑽石需要數十億年才能完全形成,這使得它們對買家來說更加昂貴,但實驗室培育的替代品可以為您節省數千美元。

肉眼看來,實驗室培育的鑽石與天然鑽石沒有差別,但在顯微鏡下它們看起來截然不同,這也是價格差距如此之大的原因。

研究人員将液态镓、鐵、鎳和矽混合到一個坩埚——一種用于熔化物質的杯狀容器中——并将其加熱到1037攝氏度。

僅需150分鐘!科學家在實驗室制造出比天然鑽更閃耀的鑽石

坩埚中的金屬暴露于甲烷和氫氣中,這些氣體溶解成碳氣。

當剩餘的碳氣與矽結合時,它迫使碳原子結合在一起,形成了小晶體。

該研究的共同作者Rodney Ruoff表示,矽是成功的關鍵,他告訴《科學》雜志:“如果我們不添加一些矽,我們就無法得到鑽石。”

Ruoff和他的團隊測試了15分鐘和30分鐘的晶體生長,但發現坩埚中的金屬表面隻有一小部分鑽石晶體突出。

當研究人員在60分鐘時檢查時,鑽石繼續生長,但直到150分鐘時它才完全形成。

盡管取得了重大突破,晶體仍然隻有100納米寬——大約是典型病毒的大小——但研究人員相信他們将能夠改進他們的方法,最終能夠創造出更大的鑽石。

“世界各地的許多實驗室都将開始嘗試,”Ruoff說。

如果他的預測成真,這可能會徹底改變已經不斷擴張的實驗室培育鑽石産業。

2015年,實驗室培育鑽石的全球銷量不到1%,但到去年年底,這一比例躍升至大約20%。

僅需150分鐘!科學家在實驗室制造出比天然鑽更閃耀的鑽石

這可能是對價格下降的回應,因為實驗室培育鑽石的成本隻是人們為天然培育鑽石所支付的一小部分。

一顆兩克拉的圓形切割鑽石,顔色高、淨度高,通常價格在13000美元到14000美元之間,但實驗室培育的鑽石價格僅為1000美元。

“實驗室培育鑽石的價格正在下降。原因是簡單的供求關系。如此多的制造商正在湧現,并将它們充斥市場,這導緻價格下跌,”Diamond Hedge的首席執行官Mehul Sompura,一個鑽石價格比較工具,告訴CBS MoneyWatch。

Sompura說:“大多數情況下,兩者之間很難區分,但這與雜質有關,用顯微鏡可以看到生長模式。”他補充說:“你不會得到你的錢回來,這是主要問題。”

研究人員不确定天然鑽石形成需要多長時間,因為這不是一個連續的過程。

鑽石可能開始在地殼的上地幔中生長,但這一過程可能會因氣候變化條件而中斷,包括溫度、施加在它上面的壓力或它暴露的碳量。

正因為如此,鑽石可能在再次開始生長之前,會在地殼中坐落數百萬年或數億年。

僅需150分鐘!科學家在實驗室制造出比天然鑽更閃耀的鑽石

實驗室培育的鑽石可以長期替代血鑽--也稱為沖突鑽石--這種鑽石在戰區開采并出售,以資助正在進行的戰争。

它也可以取代鑽石開采,這可能會破壞周圍土地并釋放有害化學物質。

根據Greenmatch,一個可持續性和可再生能源組織的資料,每開采一克拉鑽石,将近100平方英尺的土地被破壞,産生5790磅的礦物廢料,預計需求将增加到2.92億克拉。

“鑽石在我們的文化中根深蒂固,”領先的鑽石行業分析師Paul Zimnisky告訴ABC新聞。

“我認為,作為人類,我們隻是渴望這些稀有、珍貴的寶石和金屬。這并不實際,但它讓我們感覺良好。”

繼續閱讀