实验室培育的钻石究竟是什么?它们与真钻石相比又如何?Tracey Rushmer教授和Rich Mildren教授解释道。
钻石是一种由碳组成的固体岩石，是已知最坚硬的天然物质。由于钻石还具有一些非凡的光学和物理特性，人们正在对其在激光和量子技术中的应用进行深入研究。
人工合成或实验室生产的钻石已经“生长”了几十年，现在这一过程是特殊的。
每一颗天然钻石都是不同的，可能含有许多来自地球内部的杂质，以及在整个晶体中可能不同的应力迹象。
然而，每一颗人造钻石都是在更严格的控制条件下制造的，质量均匀，任何杂质都可以更仔细地管理。
你能分辨出真正的钻石和实验室培育的钻石吗?
合成钻石在化学和物理上与天然钻石完全相同，用肉眼甚至珠宝商的玻璃都很难区分它们。
通常，唯一能明确区分实验室培育钻石和天然钻石的方法是使用专业设备来测量钻石的分子特征，如吸收光谱或光致发光。
为珠宝而合成的钻石可以通过引入某些元素来着色，包括额外的氮(黄色钻石)、硼(蓝色钻石)或硅(粉色钻石)，或者通过加热或辐照处理。
合成金刚石怎么样nds种植吗?
合成金刚石的两种主要方法是高压高温法(HPHT)或化学气相沉积法(CVD)。
在HPHT方法中，我们把一小块天然钻石“种子”放在一个充满碳的房间里，并将其置于高压和高温下，这是一个快速的自然过程，需要数百万年的时间。然后，碳在种子周围结晶，使原始钻石以每天一毫米的速度生长。
然后我们从我们为下一颗种子创造的新钻石上切下一点，然后重复。
CVD方法包括在真空室中加热碳氢化合物和氢气的气体混合物，使碳原子从气体中分离出来，并在表面沉积一层金刚石。这个过程需要几个小时来制造一层薄薄的钻石，然后重复制造几毫米厚的钻石层。
大多数天然钻石的年龄在10亿到30亿年之间。它们主要形成于古老、寒冷的克拉通——地球表面以下150公里或更深的古代大陆地壳结构——那里的温度达到650至1000摄氏度，压力比地球表面高10万。
然后，碳原子在极端的压力和温度下被迫聚集在一起，形成晶体，晶体在数百万年的时间里慢慢生长。这些不寻常的条件意味着我们只能在火山爆发时看到钻石，把它们带到地球表面。
大多数天然钻石早于第一批陆地植物的出现，所以钻石几乎都是由碳酸盐岩形成的，而不是由压缩煤形成的。
1797年，英国化学家史密森·坦南特(Smithson Tennant)证明钻石是由碳组成的，此后人们开始努力合成钻石。到20世纪50年代中期，科学家们在实验室中成功地培育出了钻石。随着时间的推移，这个过程变得越来越便宜和有效。
预付款引发价格下跌P代表实验室培育的钻石
实验室培育钻石的全球市场正在迅速增长，美国商业资讯预测，到2028年，这一市场将达到373.2亿美元。
实验室培育的钻石通常比天然钻石便宜得多，价格最高可低80%，因为它们不受供应限制和天然钻石的高开采成本的影响。
切割和抛光用于珠宝的实验室钻石市场增长迅速，价格迅速下降;2023年，实验室培育钻石公司Lightbox(天然钻石零售巨头戴比尔斯旗下)生产的一克拉钻石定价为800美元。
澳大利亚散装钻石零售商Brilliant Earth列出了一颗圆形、“超级理想”的一克拉实验室钻石，售价1830美元，而类似的天然钻石售价9435美元，是钻石价格的五倍多。
Diamo实验室里的NDS
然而，在消费市场之外，钻石的用途越来越广泛，亚马逊(Amazon)目前正与戴比尔斯(de Beers)合作生产用于量子计算应用的钻石。
钻石的独特特性使其成为激光器的理想选择，包括它们放大光线和处理几乎任何波长的光(从太赫兹区域到深紫外)的能力，以及它们卓越的导热性，可以减少过热。
在麦考瑞大学光子学研究中心，钻石激光器被广泛用于从环境传感到医疗和健康应用，甚至天文学的研究目的，并且正在进行制造各种波长(颜色)的钻石激光器和扩大钻石激光器功率的工作。
从开发量子计算机到创建能够检测单个分子的高分辨率成像系统，钻石在量子应用方面也得到了研究。
人造钻石还有非常广泛的其他用途;例如，现在有一个钻石市场，这些钻石是从爱人的头发、人类或宠物的骨灰中生长出来的。
这是因为钻石可以从任何碳源和任何有机物质中生长出来，只要分解成它的核心成分。研究人员用各种各样的东西制造钻石，包括龙舌兰酒，甚至花生酱。
我们讨论过在一个阶段用Vegemite制造钻石——这在技术上是可能的。
人造钻石的另一个重要且不断增长的用途是作为极薄的层，可以作为薄膜应用于冷却大功率高性能电子元件，这些元件在使用过程中会产生大量的热量。
作为下一代晶体管技术的电子材料，钻石也引起了人们的极大兴趣——麦考瑞大学也在研究这一技术。
特雷西·拉什默是地球与环境系的教授研究培训与绩效副院长。
Rich Mildren是麦考瑞大学数学和物理科学学院的教授nic研究中心。
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