人类历史上,钻石一直被视为珍贵的宝藏,代表着财富、权力和爱的象征。然而,过去,我们对这些闪亮宝石的获取方式局限于地球深处的开采,直到实验室种植钻石的技术出现。
很久以前,当人类对地球表面下正在发育的宝藏一无所知时,地球地下的碳在数百万年的转变中逐渐融化并形成了钻石。随着人类进化,钻石成为一种重要的文化象征,并推动了钻石工业的发展。然而,开采钻石的历史并不为人所知,而随着时间的推移,外包矿山供应的问题促使人类寻求更好的替代方案。
不断进化的人类发现了开采钻石的替代品,即实验室种植钻石。 历史上一个默默无闻的名字特雷西·霍尔 (Tracy Hall) 作为实验室培育钻石的创造者登上了顶峰。 霍尔当时在 GE(通用电子公司)工作,在他的努力下,该公司于 1955 年 2 月 14 日宣布首次成功制造合成(实验室生长)金刚石。 实验室培育钻石不是地球开采钻石的合成替代品,但在光学、物理和化学性质上与地球开采钻石相同。 实验室培育钻石的推出震动了珠宝界,引发了一些关于实验室培育钻石的断言。
人们质疑实验室培育钻石的真实性。 他们认为这些钻石是假钻石。 就像苗圃里种植的植物不是人造的一样,实验室里种植的钻石也不是假的。 为植物提供模拟环境,以促进其生长并提高其质量。 同样,实验室培育钻石是在特定环境中制造的,可根据所需需求增强其特性。
这里价值百万美元的问题是如何在实验室中培育钻石以及谁生产了实验室培育的钻石。 实验室培育钻石的根源可以追溯到 1911 年,当时科幻小说作家 H.G Wells 在他的著作《钻石制造者》中描述了一个在地幔内形成钻石的过程,可以携带钻石 在地球表面。 在 19 世纪末和 20 世纪初,人们对在实验室中制造钻石进行了许多犹豫和怀疑的尝试。 20 世纪 50 年代中期,科学家们开始开发自己的宝石合成方法。 1970 年,首次实验生产宝石级钻石。 直到 2000 年代初,钻石都非常小,并且经常带有杂质,但自过去五年左右以来,该行业正在蓬勃发展,并生产大型无色钻石。
这些钻石可以通过两种方式生长,即类似于地球下方发生的过程,第二种是科学家认为钻石是如何在外太空形成的。 受地球地下过程启发的较旧方法是 HPHT(高压高温)。 在此过程中,钻石专家会挑选碳源(可能是石墨或钻石种子),然后将其与其他 15-30 块碳源一起放置在金属盘上。 钻石生长室是在模仿自然环境的高度控制环境下建造的。 温度升至2600摄氏度。 高温和压力有时可能会导致裂缝,因此需要密切监督。 然后纯碳开始熔化并在钻石起始种子周围形成。 然后小心地冷却形成纯碳金刚石。
第二种方法的灵感来自于太空中钻石的形成。 科学家们在陨石中发现了钻石的痕迹,这让好奇的人们产生了一系列假设。 科学家发现冰巨星海王星和天王星上会下钻石雨。 这两颗行星的大气层中都含有高浓度的甲烷。 这些促使科学家们对如何在太空中形成钻石进行实验。
这些方法的灵感,使得实验室种植钻石成为现实。这科学家们通过高压高温和化学气相沉积(其中在基材上产生碳等离子体,碳原子开始沉积在基材上形成纯碳钻石)等方法在实验室中成功种植了钻石。
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