一颗清晰闪耀的钻石是稀有的。这也是其吸引力的一部分。今天开采出的钻石形成于数十亿年前。但一种新方法可以在短短三个月内按需培育出宝石级钻石。实验室钻石与天然钻石 完全相同,并且价格低 30% 到 40%。这对于任何正在寻找订婚戒指的人来说都是个好消息。而且,它也预示着电子学未来的光明前景。
全球对钻石的需求目前正在上升,这部分得益于印度和中国等国家日益壮大的中产阶级。但自上次发现大型钻石矿以来已经过去十年了。到 2019 年,预计需求将比供应量高出 5% 到 6%。
幸运的是,钻石也可以在实验室中制造。在 20 世纪 50 年代,科学家们首次通过复制地下形成钻石的极高温度和压力来创造钻石。这些宝石往往颜色不均且尺寸较小(有些情况下仅为粉末),但它们保留了天然钻石的特性。
钻石是已知最坚硬的材料之一。它可以承受高水平的辐射,并且不会引发免疫反应。这使其在建筑、核工程和医学领域具有用途。2013 年,工业使用了约 1,500 吨钻石,其中 99% 是实验室培育的。
为了制造更纯净的宝石,钻石培育公司 IIa Technologies 改进了一种称为化学气相沉积的工艺。在真空室中,他们用微波射线以及甲烷和氢气向指甲般薄的钻石“种子”进行喷射。这些物质会逐层构建碳键。
3 月,IIa 在新加坡开设了世界上最大的钻石培育工厂。该工厂每年能够生产超过 300,000 克拉钻石,能耗仅为钻石开采的一半。此外,其环境影响也小得多。肉眼看来,这些钻石 与天然钻石无法区分。但它们在珠宝市场仍然难以推广,因为实验室培育钻石仅占该市场的 1% 以下。耶鲁大学客户洞察中心主任 Ravi Dhar 解释说:“无论它们在客观上多么相同,人们都认为它们不真实。”
钻石无与伦比的热导率使其成为电子产品的理想散热器。它能传递约两倍的热量,并且比半导体通常使用的硅能承载更大的电流。IIa 正在努力培育钻石晶片,这将使小型、更强大的设备不会过热。IIa 技术发明者、物理学家 Devi Shanker Misra 表示:“这需要时间,但我希望它能取代硅。”
本文最初发表于 2015 年 8 月的《大众科学》杂志,标题为“实验室培育钻石用于给电子产品降温”。