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世上最大的合成钻石诞生了天然钻石的“钱途”

admin 人造钻石 2020年08月07日

  钻石是宝石之王,英文名称“Diamond”,源自于希腊文Adams,有“不可磨灭”之意。一直以来,钻石便成为人们追逐的对象。不仅天然钻石备受礼遇,更是有人绞尽脑汁在合成钻石领域中谋求更新、更大的突破。

  日前,德国科学界便公布其研制出了世界上最大的合成钻石。而这背后则是凝聚了德国科学家26年的努力。

  这颗世界上最大的合成钻石足足有155克拉,其直径比镶在英国女王权杖上的“库利南1号”的直径还要大——这可是世界上有名的巨型钻石之一。

  这项研究成果则是奥格斯堡大学研究人员在一种大约十分之一大气压力下,通过化学气相沉积法专门制造合成钻石的方法。简单来说就是使其中的碳原子在基底上过饱和沉积、生长成钻石。

  而为了这颗最大的合成钻石,德国科学家从1991年就已经开始,足足花了26年才有了成果,合成了155克拉人造钻石。

  从矿物学的角度来说,钻石即金刚石,是由C元素组成的,也是自然界中最坚硬的物质。

  自18世纪证实了钻石是由纯碳组成以后,人们就开始了对合成金刚石展开研究。

  到了20世纪40年代,科学家研究发现石墨加热到1800摄氏度且受到压力达60kbar时才能转变为钻石。但一直到20世纪50年代在静态超高压、高温技术有所进展的基础上才能成功合成钻石。

  1953年瑞士工程公司首次在结构复杂的高压球里合成出了钻石,1955年美国通用电气公司采用高温超高压技术合成钻石,并申请了专利。

  他们采用的方式都很相似,将石墨放入熔融的金属中熔化,随着熔化的碳的增加,当金属中碳成分饱和时,碳就开始结晶为钻石。随后De Beers公司、日本住友公司和俄罗斯(前苏联)都成功合成出宝石级钻石。

  更大、更好,似乎一直是人类追求的目标,这点放在合成钻石研究领域也是如此。除了不断研制出最大的钻石外,也追求更好的成色。

  此前,俄罗斯一公司在高温高压下花了300小时合成出了一颗原石重32克拉的合成钻石,切割好后是10.02克拉,是当时世界上最大的合成钻石。

  更好的成色也是人们追求的目标之一。2003年,Apollo Diamonds 公司用化学气相沉积法生产出首饰用的IIa 型合成单晶钻石。

  我们会在许多巨钻拍卖数据中看到:IIa型钻石。带上IIa型钻石的标签,就会令钻石变得更为价值连城。IIa型钻石到底是何方神圣?

  其实,IIa型钻石就是指几乎不含氮和其他杂质的、成分非常纯洁的钻石。它可以透过波长约225nm以下的紫外线。IIa钻石不吸收可见光,通常为无色透明(颜色高达D色,净度LC)。天然产出的钻石,只有2%属于IIa 型。伊丽莎白女皇和伊丽莎白泰勒是拥有这种天然钻石的少数人之一。

  最初宝石级合成钻石由于花费的制造成本远高于售价,所以很难进行商业化推广。只是近年来,合成钻石的品质和商业化程度才开始真正可以与天然钻石媲美。

  幸运的是,能够合成大颗粒钻石的De Beers、日本的Sumitomo和俄罗斯三个主要机构都曾承诺合成钻石产品完全用于工业用途和研究。但自1999年起,陆续有宝石级物色钻石出现在市场上,经研究大部分为俄罗斯合成钻石。

  除此追捧合成钻石也有从环保、人道因素出发的,比如说大名鼎鼎的小李子。奥斯卡影帝莱昂纳多·迪卡普里奥自拍摄《血钻》后,极为关注血钻的议题。于是,当他得知一家硅谷新创公司研发合成钻石的技术时,立即主动联络注资。

  这家新创公司叫做钻石工厂(Diamond Foundry),含莱昂纳多·迪卡普里奥在内,共有 12 名亿万富翁投资,总募资金额达 1 亿美元,其他知名投资人还包括 Twitter 共同创办人暨前CEO埃文·威廉姆斯(Evan Williams)。2015 年 11 月时,莱昂纳多·迪卡普里奥还在 Twitter 公开表示对于投资钻石工厂感到自豪:“能投资钻石工厂让我很自豪,这家公司以可持续发展的方式生产钻石,从而减少了(开采钻石)对人类与环境的伤害。”

  虽然合成钻石和天然钻石已经万般相似,但“假”难成“真”。合成钻石在晶体形态、内部包体、晶面特征、生长纹路、荧光特性等方面都会留有人工的痕迹。

  就拿利用化学气相沉积法研制出合成钻石来说,单晶大多呈板状,偶尔可在边部见到小的八面体晶面和菱形十二面体晶面。同时内部包体较少,个别可见针点状包体或小的不规则的黑色颗粒,不会出现金属包体,不会有磁性。含N的化学气相沉积法合成的钻石在垂直(100)切面上可见到密集的斜条纹,这是一个重要的鉴别特征,该条纹经过高温高压处理后仍然可见。

  可以说,天然钻石中出现的地质作用等的天然属性,在合成钻石中极难或不可复制,天然钻石的稀少唯一性并不会受到挑战,自然其坚挺的价位也难以被撼动。

  我们都熟知宝石的三大特性是稀有性、美丽、耐久性。其中稀有性更是影响了宝石的价格。为此,不管合成钻石在追求更大、更好的路上走得更远,也会在稀有性上败下阵来。


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