使用微波技術(shù)產(chǎn)生鉆石

其它研究人員使用了一種與天然鉆石形成方式完全不同的方法，這個(gè)過(guò)程叫化學(xué)氣相沉積法CVD(chemical vapor deposition)，簡(jiǎn)稱(chēng)CVD。使用CVD技術(shù)，科學(xué)家能更快地制造出更大的鉆石，他們還制造出能在高科技設(shè)備中使用的金剛石薄膜。

在美國(guó)華盛頓(Washington, D.C.)的卡內(nèi)基科學(xué)學(xué)院(Carnegie Institution for Science)的研究者們已經(jīng)使用CVD很多年了，他們把一塊很小的鉆石“種子”放進(jìn)一個(gè)容器內(nèi)，并抽完容器內(nèi)的空氣，然后充入氫氣(hydrogen)和甲烷(methane)，甲烷中含有碳原子和氫原子。

“然后我們用微波處理它”在該實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)家喬·萊(Joe Lai)說(shuō)。微波處理就像你用家里的微波爐加熱食物一樣，只是這里使用的微波，功率要大一些。氫原子和碳原子分開(kāi)，然后形成一個(gè)很亮很熱的氣球，碳原子就連接到鉆石“種子”，使得鉆子越來(lái)越大。

卡內(nèi)基的研究者們改進(jìn)了CVD方法，使得鉆石能夠生長(zhǎng)的更快。2002年，他們演示了他們的CVD方法在生成鉆石晶體時(shí)候，能比原來(lái)的方法快100倍。這個(gè)團(tuán)隊(duì)研究者在其中加入硼(boron)這種化學(xué)元素，制造出比天然鉆石還要硬的鉆石。硼使得鉆石的縫隙不再擴(kuò)大，所以把鉆石打破就變得更難。

紋身、牙齒和手機(jī)

實(shí)驗(yàn)室制造出來(lái)的寶石不僅僅是戒子和項(xiàng)鏈，例如一些超市使用藍(lán)寶石制作的掃描器，當(dāng)收銀員需要知道物品的價(jià)格的時(shí)候，例如，一箱餅干，激光束通過(guò)藍(lán)寶石板照射到包裝盒上的條形碼。沒(méi)有藍(lán)寶石，這塊板很容易被磨損，而使得掃描器沒(méi)法正常工作。

紅寶石很特殊，它能產(chǎn)生激光束。如果你把一塊桿狀的紅寶石放在兩面鏡子中間，并且用很強(qiáng)的光照射它，紅寶石就會(huì)產(chǎn)生一束紅光。紅寶石激光器能幫助消除紋身，因?yàn)榧t光能消除被紋身后皮膚上的顏色。

但是最神奇的寶石可能要算是鉆石了，因?yàn)殂@石很堅(jiān)硬，所以被使用切割巖石和鉆油，如果你牙齒有蟲(chóng)蛀，牙醫(yī)會(huì)用鉆石制作成的鉆頭清除一部分牙齒并開(kāi)始修補(bǔ)。

鉆石可以使得熱量通過(guò)它傳導(dǎo)，所以鉆石能保持冷卻。“我能使用火焰裝置，加熱鉆石等它變熱，然后把它放在一塊金屬的表面，幾秒鐘之后，它就一點(diǎn)都不熱了。”喬.萊(Joe Lai)說(shuō)。它原來(lái)的熱量，通過(guò)傳導(dǎo)給金屬。鉆石很堅(jiān)硬，所以很難彎曲。

“這是自然界的極端材料，”約翰·查理斯?fàn)?John Carlisle)說(shuō)，他是先進(jìn)鉆石公司(Advanced Diamond Technologies Inc)在美國(guó)伊利諾斯州的羅密歐維爾的首席技術(shù)主任。

鉆石的一些屬性使得鉆石能在手機(jī)上得到應(yīng)用，今天我們使用手機(jī)和朋友聊天，上網(wǎng)和下載視頻。在你使用這些東西的時(shí)候，手機(jī)使用的一個(gè)部件叫聲音過(guò)濾器(acoustic filters)。目前這些過(guò)濾器是使用石英或者陶瓷(quartz or ceramic)為材料的，每個(gè)過(guò)濾器以某種頻率進(jìn)行振動(dòng)，這樣才能使得手機(jī)工作，有些過(guò)濾器需要每秒振動(dòng)10億次。

因?yàn)殂@石很堅(jiān)硬，所以它能振動(dòng)得很快。研究者現(xiàn)在制造微型鉆石過(guò)濾器，比頭發(fā)絲的寬度還小，這些過(guò)濾器使得手機(jī)使用更少電源，電池使用更長(zhǎng)時(shí)間。

過(guò)濾細(xì)菌的板

實(shí)驗(yàn)室制造的鉆石在飲用水中輔助尋找細(xì)菌，細(xì)菌是很微小的生物，我們使用眼睛都不能看到，其中一些細(xì)菌能使得我們生病。

約翰·查理斯?fàn)?John Carlisle)的公司與美國(guó)威斯康辛麥迪遜分校(University of Wisconsin–Madison)和在伊利諾伊大學(xué)(University of Illinois) 的香檳分校(Urbana-Champaign)合作，對(duì)微型傳感器進(jìn)行研究，這些傳感器能檢測(cè)細(xì)菌，傳感器使用鉆石形成微型的潛水板，使用潛水板去捕捉細(xì)菌，潛水板被包裹著分子，能夠把細(xì)菌粘住。

人們可以把這些傳感器放在污水處理廠(chǎng)或者放在家里水中，如果細(xì)菌卡住了，潛水板會(huì)振動(dòng)地比平時(shí)慢，這樣就發(fā)送了一個(gè)電子信號(hào)告訴人們，這樣的水不適合飲用。

如果潛水板用其它材料制造出來(lái)，例如硅或黃金(silicon or gold)，分子捕捉細(xì)菌一段時(shí)間后就會(huì)失效。但是如果是鉆石制造，分子能保持捕捉狀態(tài)，所以研究者能把傳感器放在水里保持很久一段時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)室制造出來(lái)的鉆石比天然鉆石更好的適用高科技設(shè)備，因?yàn)樗�能更容易的獲得所需要的形狀和大小的大量的鉆石。這些鉆石能夠用在一些能讓盲人看得見(jiàn)的設(shè)備，軍隊(duì)的雷達(dá)設(shè)備，發(fā)送不能解碼的秘密信息的先進(jìn)計(jì)算機(jī)上。“它具有101種使用方法”約翰.查理斯?fàn)?John Carlisle)說(shuō)。