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不需等数十亿年,一种新方法只要150分钟就做出钻石薄膜

2024-4-25 未解之谜网

天然钻石需在地球深处被高压高温环境“折磨”数十亿年才能形成,走人工合成捷径的培育钻石速度比较快,但通常仍需花数周时间强烈挤压。现在,一种基于液态金属混合物的新方法仅150分钟就能做出人工钻石,且无需高压工法。

人工合成钻石最常见方法为HPHT(high-pressureandhigh-temperaturegrowth)技术,透过在5GPa压力、1,400℃温度环境溶解液态金属中的碳以形成钻石,且尺寸始终限制在1立方厘米左右。

但根据韩国基础科学研究所(IBS)发表在《自然》(Nature)期刊的论文,一种新方法让人工钻石现在可在大气压力下生成,所需温度也比HPHT技术低,仅需1,025℃。

团队使用自制的冷壁真空系统(RSR-S)生长钻石。当由镓、镍、铁、矽组成的液态金属合金(原子百分比77.75、11.00、11.00、0.25)在1大气压力下暴露于甲烷/氢气混合物,快速加热再冷却使甲烷碳原子扩散到熔化金属,仅仅15分钟,钻石颗粒就从液态金属内挤出;150分钟内,液态金属合金亚表面就形成一片钻石薄膜。

钻石市场不只奢华品,它们也被科学家用于各种实验,比如感应磁场、寻找新的次原子粒子等。研究团队已发现用钴取代镍,或用镓铟混合物代替镓可生长出高品质钻石,他们下一步打算扩大液态金属和金表面潜在生长区域,以尝试大规模生产人造钻石,如果这项新技术发挥潜力,未来制造人工钻石将变得更快更容易。

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