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科学家已经研究出人造钻石,简单快速且省钱

 时间:

2020-03-02

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科学家们开发出一种简单快速的方法,使能耗极低,不需要催化剂的小钻石成为可能。该技术主要是从石油和天然气内部提取特殊分子,在强压力下用激光加热。但是这种方法只会产生头发不粗的钻石,因此应用可能会受到限制。


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斯坦福大学的地质学家说,形成钻石一般需要热力学,我们的方法实际上不需要使用地球的热量,这令人高兴。


今天我们拥有的天然钻石是由地下数百英里的碳构成的,达华氏数千度。钻石通过火山活动来到了指标,与他们一起还带来了地球内部的古代矿石。


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斯坦福大学的矿物学家认为钻石给我们带来了地球最深处的构成标本。


相比之下,研究人员对在实验室完成钻石的形成过程感兴趣。因为最终有助于将钻石的独特性与其他地方相适应。钻石非常坚硬,透射光线,化学性稳定,效率高,这些特性被广泛应用,包括医学、生物识别、量子计算硬件和一般行业。专家们在过去60多年里一直致力于制造人造钻石,但现有的钻石合成方法一般需要大量的能源消耗、时间或额外的催化剂。研究人员希望有一个没有催化剂的纯系统,单一物质能在这个系统中转化成纯钻石。


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研究首先从化石燃料中提取与石岩非常相似的粉末,原子级将这些粉末结构类似钻石,除了钻石中的晶体由一个、两个或三个分子笼子构成外。真正的钻头不仅仅是碳构成的,而且类钻头还含有氢原子。


研究人员表示,从这些小模块开始,可以学习钻石形成过程,比模拟地球内部自然形成钻石所需的高压高温条件更加完整和适当。


研究人员用显微镜取注射器里的小粉末,把粉末放到密封的空间里。这个空间称为钻石砧板细胞,它包裹在两颗光滑的钻石里,外力给地球内部环境带来类似的压力。


最后用激光加热样品,瞬间粉末变成钻石。


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研究人员需要解决的一个基本问题是,分子保持架的结构和数量是否影响钻石的变形方式,以及具有三个分子保持架的三亚麻糖,只用极少的能量就能自己变形成钻石。


对钻石砧板之间可加压的粉末量的限制,意味着该方法只能用于制造颗粒的钻石,但现在我们进一步了解了制造纯钻石的关键技术。

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