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日本最大人造钻石

admin 人造钻石 2021年08月16日

  人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石。人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构,从而会产生磷光现象。那么,你知道日本最大的人造钻石是多大吗?小编来告诉你吧。

  中国日报网站消息:日本研究人员近日宣布,他们研制成功直径达4毫米的全球最大最硬的人工钻石,有望将来用于加工坚硬金属等领域。此前最大的人工钻石直径不过1.5毫米。据《朝日新闻》等日本媒体报道,这一人工钻石由日本爱媛大学与住友电气工业公司的研究人员研制成功。它是一种由直径10到30纳米的钻石结晶而成的多结晶钻石,呈淡淡的糖稀色,并不像宝石那么光彩夺目。但是与单结晶钻石容易沿受力方向破裂不同,这种人工钻石能承受来自各个方向的力,硬度最高可达天然钻石的2倍。

  这种人工钻石是把石墨放置于专用装置中,在2300摄氏度、15万到18万个大气压的高温高压环境下制造出来的。该研究小组曾于2003年研制成功最大直径约1.5毫米的结晶钻石,但由于体积太小,无法应用于工业生产。

  后来,研究人员改良了加热装置,历经3年终于研制出了这个“大块头”。研究小组负责人、爱媛大学地球物理学教授入舩彻男表示,他们将进一步改良工艺,争取在2年之内使大型人工钻石在工业中得到应用。

  磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态(通常具有和基态不同的自旋多重度),然后缓慢地退激发并发出比入射光的波长长的出射光(通常波长在可见光波段)。当入射光停止后,发光现象持续存在。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的,因此这个过程很缓慢。所谓的在黑暗中发光的材料通常都是磷光性材料,如夜明珠。

  通常发光方式很多,但根据余辉的长短将晶体的发光分成两类:荧光和磷光。余辉指激发停止后晶体发光消失的时间。

  当处于基态的分子吸收紫外-可见光后,即分子获得了能量,其价电子就会发生能级跃迁,从基态跃迁到激发单重态的各个不同振动能级,并很快以振动驰豫的方式放出小部分能量达到同一电子激发态的最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为荧光。荧光也可以说成余辉时间10^(-8)s者,即激发一停,发光立即停止。这种类型的发光基本不受温度影响。

  如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转,当它所处单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时,就会发生系间窜跃,到达激发激发三重态,经过振动驰豫达到最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为磷光。当然,磷光也可以说成余辉时间10^(-8)s者,即激发停止后,发光还要持续一段时间。根据余辉的长短,磷光又可以分为短期磷光(余辉时间10^(-4)s)和长期磷光(余辉时间10^(-4)s)。磷光的衰减强烈的受温度影响。

  电子依照泡利不相容原理排布在分子轨道上,当分子吸收入射光的能量后,其中的电子从基态S0(通常为自旋单重态)跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。处于激发态的电子可以通过各种不同的途径释放其能量回到基态。比如电子可以从经由非常快的(短于10 秒)内转换过程无辐射跃迁至能量稍低并具有相同自旋多重度的激发态,然后从经由系间跨越过程无辐射跃迁至能量较低且具有不同自旋多重度的激发态(通常为自旋三重态),再经由内转换过程无辐射跃迁至激发态,然后以发光的方式释放出能量而回到基态S0。由于激发态和基态S0具有不同的自旋多重度,虽然这一跃迁过程在热力学上有利,可是它是被跃迁选择规则禁戒的,从而需要很长的时间(从10 秒到数分钟乃至数小时不等)来完成这个过程;当停止入射光后,物质中还有相当数量的电子继续保持在亚稳态上并持续发光直到所有的电子回到基态。

  人类认识磷光已很久,在古代,磷光被笼罩上了一层神秘的色彩(如严寒干燥又晴朗无风的冬夜,在坟堆间偶然漂浮的小亮点,被人们认为是鬼火)。有的宝石在暗处会发光,如1603年,鲍络纳(Bologna)的一个鞋匠发现当地一种石头(含硫酸钡)经阳光照射被移到暗处后,会继续发光。当时关于磷光的记载中描述:鲍络纳石经阳光照射,须孕育一段时间后才产生光。经过几个世纪后,人们才弄清楚这一现象的发光原理与发光过程。1845年,Herschel报道硫酸奎宁溶液经日光照射后发射出强烈的光

  当去掉光源后,叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光,它是由三线态回到基态时所产生的光,这种发光现象称为磷光现象。

  人或动物的尸体在腐烂的过程中,磷就会以联磷或磷化氢气体形式钻过土壤,钻出地面。磷在空气中缓慢氧化,当表面聚集热量达40摄氏度时,引起自燃,部分反应能量以光能的形式放出,这就是磷在暗处能发光的原因,叫“磷光现象”。

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