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科技日报 2012年06月09日 星期六 本报华盛顿6月7日电 (记者毛黎)全球著名的人造钻石超材料生产商六元素公司(Element Six)7日表示,美国哈佛大学和加州工学院以及德国马普光量子研究所合作,利用该公司获得的单晶体人造钻石,创下了室温量子比特存储时间超过1秒钟的新纪录。这是人类首次实现用一种材料在常温下将量子比特存储如此长时间。 研究人员认为,人造钻石系统的多能性、稳定性和潜在的延展性有望让其在量子信息科学和量子传感器领域开拓新的应用。六元素公司位于英国阿斯科特的人造钻石研发小组用化学气相沉积技术开发出新的人造钻石生长工艺。公司创新主任斯蒂芬·库伊表示,人造钻石科学领域发展迅速,新钻石合成工艺能将杂质控制在兆分之几,这是真正的纳米工程化学气相沉积钻石合成技术。 参与合作的哈佛大学物理学教授海尔·鲁金表示,六元素公司独特的人造钻石材料是研究获得进展的核心,常温下单个量子比特存储时间超过1秒是一项十分令人兴奋的成果,它是初始化、存储、控制和测量4项需求的结合。新发现有望帮助人们开发新的量子通信和技术,在近期则有助于研发新的量子传感器。 量子信息处理涉及操纵人造钻石中单个原子尺寸的杂质和探讨单个电子自旋量子特性,新的研究成果代表着量子信息处理的最新发展。在量子力学中,电子量子自旋(量子比特)可以同时是0和1,此特性提供了量子计算的框架,同时也提出了更直接的应用,如新的磁传感技术。 总编辑圈点 谁会对1秒钟锱铢必究呢?但从量子的标准来看,这算是很长一段时间了。在量子计算的构建过程中,长期以来人们都只能局限在数公里的范围内利用量子点传输量子信息,而如果一种材料能做到捕捉、较长时间的稳定存储住继而转发信息,也就意味着扩大了量子网产生作用的区域。更何况,很多物质的量子态都要求接近绝对零度,能在室温下操作量子比特,尤显珍贵。
[align=center][b]钻石——永恒的的结晶[/b][/align][align=center][img=,470,626]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061028388335_1412_1735_3.gif!w470x626.jpg[/img][/align][align=center]心形钻石[/align][align=center] [/align][align=center][b]钻石恒久远,一颗永流传。[/b] —戴比尔斯(1939)[/align][align=center][/align][align=center][b][color=#000000]A[/color][color=#000000] [/color][color=#000000]diamond[/color][color=#000000] [/color][color=#000000]is forever [/color][/b]—[color=#000000]De Beers (1939)[/color][/align][align=center][color=#000000][/color][/align]这句广告词不仅让众多女孩子们爱上了这个美丽的小石头,更让这个地球上最不稀缺的碳元素构成的小石头,成为爱情的象征。明星们的爱情故事也总会和钻石联系在一起,[color=#333333]angelababy和黄晓明除了举行轰动一时的“世纪婚礼”外,baby的婚戒也是备受瞩目。angelababy的婚戒主钻石是5克拉,以及73颗明亮式切割钻石镶嵌。[/color][color=#333333]刘嘉玲和梁朝伟于2008年举行婚礼,双方也都是娱乐圈的老牌男神女神了。梁朝伟送给刘嘉玲的钻戒有足足12克拉。当年这枚钻戒创下了华人女明星婚戒最大颗记录,市场估价约2280万人民币。[/color][color=#333333][/color][align=center][img=,690,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061030093332_4473_1735_3.jpg!w690x388.jpg[/img][/align][align=center]图片来自《四重奏》[/align][color=#333333]而动辄上万元的钻石不仅仅是满足了人们的欣赏需求,在工业上由于钻石具有很高的硬度,在耐磨材料、切割材料上有很广泛的用途。另一方面,金刚石在室温下具有最高的热导率,是铜、银的5倍,又是良好的绝缘体,因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。采用金刚石热沉(散热片)的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等方面都有应用。[/color][color=#333333]上世纪50年代,为了满足工业上的用途,主要发展了两种人造金刚石的方法,第一种是高温高压法(HPHT),既通过模拟自然界钻石形成的条件,在高温高压下形成金刚石。以往工艺条件不佳,难免引入杂质,在形成钻石的过程中,由于氮元素会在金刚石结构中取代碳的位置,使得金刚石呈现出深浅不一的黄色。工业用途的金刚石只要在硬度、热导率等物理属性上达标即可,并不考虑色泽等指标。[/color][align=center][img=,690,394]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061030233386_6582_1735_3.jpg!w690x394.jpg[/img][/align][align=center]工业用人造钻石[/align][color=#333333] [/color][color=#333333]但是在珠宝领域,钻石的重量、纯度以及颜色都是决定钻石价值的重要指标。颜色越浅的钻石品质越高,无色的钻石是最高级别的极品,黄色的钻石是品质最低的钻石。[/color][align=center][img=,601,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061030376379_2772_1735_3.jpeg!w601x306.jpg[/img][/align][align=center][color=#333333]钻石颜色等级比较[/color][/align][color=#333333]随着高压高温合成工艺的不断改进,现在已经可以造出超过30克拉的无色钻石。[/color][align=center][img=,690,659]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061031205127_2008_1735_3.png!w690x659.jpg[/img][/align][align=center][color=#333333]10.02 克拉的 HPHT 无色钻石。图自:Pinterest[/color][/align]另一种方法是利用化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积合成法(CVD)[color=#333333],是在真空中使用甲烷等富含碳的气体,让甲烷中的碳分子不断沉积到钻石基底上,让钻石不断长大,因为不用催化剂,合成的钻石纯度极高。[/color][color=#333333]美国国家科学院院士毛河光曾用化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法,用一周时间培育了一颗 2 克拉的人造钻石,他让学生拿到 GIA(世界三大钻石评级权威机构之一)估价,鉴定专家居然给出了 20 万美元的估价,实际上这颗人造钻石的成本不到 5000 美元。[/color][align=center][img=,690,659]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061031549985_1429_1735_3.png!w690x659.jpg[/img][/align][align=center][color=#333333]人造钻石[/color][/align][color=#333333]人造钻石不仅品质媲美甚至超过天然钻石,由于不需要人工开采,价格也比天然钻石要低 20% 到 40% ,而且 1 克拉钻石的生产周期已经缩短到了几天,这代表大规模量产成为可能。[/color][color=#333333]目前中国是全球人造钻石产量最高的国家,2017 年中国人造金刚石产量已占世界总产量的[/color][color=#333333] [/color][color=#333333]90% 以上,已经连续 15 年位居第一,但是大部分都用于工业使用。[/color][color=#333333]由于人造钻石的化学成分的天然钻石完全相同,甚至杂质更少纯度更高,如果没有特殊仪器的辅助,专业的珠宝鉴定师也无法单凭肉眼分辨出来。那么怎样才能确定一颗钻石是天然形成还是人工合成的呢?那就要从钻石的物理特性来进行鉴别了。[/color][color=#333333]1、异常双折射 [/color][color=#333333]在正交偏光下,天然钻石因生长及[/color]运移[color=#333333]过程的复杂性表现出复杂的异常双折射特征,如不规则带状、波状、斑块状和格子状等,而合成钻石异常双折射表现较弱,某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。[/color][color=#333333]所用到的设备是[/color][color=#000000]ZEISS [/color][color=#000000]Scope[/color][color=#000000] A1[/color][color=#333333]偏光显微镜[/color][align=center][img=,554,308]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061033493245_9962_1735_3.jpg!w554x308.jpg[/img][/align][align=center][color=#000000] ZEISS [/color][color=#000000]Scope[/color][color=#000000] A1[/color][/align][align=center] [/align][color=#333333]2、发光特性 [/color][color=#333333]紫外荧光(ultraciolet fluorescence[/color])[color=#333333]: 有些合成钻石在长波紫外光下呈惰性,在短波紫外光下显示中等至强的黄绿色荧光,并且具分带现象,与天然钻石的荧光特征不同。下图中可以看出人造钻石以及天然钻石在紫外荧光特性下的区别。[/color][align=center][img=,600,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061034069755_9850_1735_3.gif!w600x338.jpg[/img][/align][align=center]白光下钻石状态[/align][align=center][img=,690,384]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061034220765_3815_1735_3.jpg!w690x384.jpg[/img][/align][align=center]紫外荧光下钻石状态[/align]此类方法用于宝石鉴定方面,所需要的设备是[color=#000000]ZEISS Axio Imager 2以及附加的紫外荧光附件。[/color][align=center][img=,600,600]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061035015355_3137_1735_3.jpg!w600x600.jpg[/img][/align][align=center][color=#000000]ZEISS Axio Imager 2[/color][/align][color=#333333]阴极发光仪([/color][color=#333333]cathodoluminescence[/color][color=#333333]):[/color][color=#333333]合成钻石:颜色:黄色-黄绿色,规则分区(主方体、八面体区不同)[/color][color=#333333]天然钻石:蓝色为主,层状生长或复杂的生长形式[/color][color=#333333]所需要的设备有扫描电子显微镜(SEM)以及阴极荧光(CL)附件。[/color][align=center][img=,690,460]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061035218950_4327_1735_3.jpg!w690x460.jpg[/img][/align][align=center][color=#000000]ZEISS EVO10 扫描电子显微镜及阴极荧光CL附件[/color][/align][color=#333333]用SEM对钻石的表面形貌进行观察,观察钻石生长表面形成的台阶等特征,用CL附件对钻石产生的荧光波段进行分析,从而判断钻石是否为天然钻石。[/color][align=center][img=,690,258]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/08/201908061035342807_1740_1735_3.png!w690x258.jpg[/img][/align][align=center]SEM观察的钻石表面形貌[/align]可以看出,人造钻石的鉴定需要专业的设备才能做出准确的判断。因为天然钻石与人造钻石的生产成本并不相同,为了避免造成不必要的损失,希望大家在购买钻石的时候能够了解钻石生产方式,买到自己心仪的钻石。
钻石常识钻石是世界上目前已知最浓缩的财富之一,亦为人类所发现最硬的物质,系大自然中最纯粹的晶体。灿烂的无与伦比,其拥有的魅力,令人心迷。它是四月的诞生石,蕴涵着坚强、纯洁、清净、无瑕,是永恒不渝爱情的象征。 1、钻石是如何定义的? 按照中国国家钻石分级标准对钻石的定义,钻石是一种自然界产出的矿物,其主要化学成份为碳,等轴晶系,摩氏硬度为10,是已知所有矿物中最坚硬的一种:钻石的密度为3.52/m3(左右),折射率为2.417,色散率为0.044。此外,钻石还具高导热性、强抗腐蚀性等特点。 钻石的定义还包括:无论在什么地方产出,钻石一词都是指天然产出的矿物,无需在其前面冠以"天然"二字。一切人工方法生产的用于模仿钻石外观或本质的产品都不能以"钻石"来命名,即使这种产品的成份和结构与钻石完全相同,也只能称为"合成钻石"。 2、钻石为什么如此珍贵? 钻石深埋入地底,或悬崖或枯河床中,工人开采困难,需先深入地下掘出钻石矿岩,这种岩称为蓝土( 即金伯利岩Kimberlite),这些篮士经过特殊挑选过程,平均100吨蓝土可获得雕琢成一克拉钻石的原石。在西南非,钻石出现于上古河床,必先移去深达70英尺的沙层,然后使用巨型推土机采出含钻石的砂砾,再用特殊程序挑选,出现一颗粗钻石的成功率,只有几百万分之一。而粗钻切磨成宝石级钻石的比率是20%,其余则是工业级钻石。至于一颗原石要想磨成一颗质优的钻石,最少损失原石一半以上。 3、珠宝饰品如何分类? 根据国内外一般的商业习惯,将珠宝饰品作下列的区分:亦即将珠宝饰品分为五大类,第一大类是宝石饰品,包括:1、钻石,2、红宝石,3、蓝宝石,4、祖母绿。第二大类是贵金属饰品,包括黄金、白金、银。第三大类是珍珠饰品。以上三大类列为贵重珠宝。 第四大类是半宝石饰品,包括:1、蛋白石,2、紫水晶,3、黄玉,4、翡翠,5、玉,6、电气石(碧玺),7、拓榴石,8、黑宝石,9、猫眼石,10、珊瑚,11、玛瑙,12、虎眼石,13、其他如亚历山大石等。在半宝石中,部分高品质者,如翡翠、黑蛋白石、紫水晶、亚历山大石等,售价也不低。 第五类是人造珠宝类,包括1、贝壳,2、珐琅,3、景泰蓝,4、合成宝石,如合成钻石、人造红宝、人造蓝宝、人造祖母绿、人造翡翠等,5、平价金属,如铜、镀金、铜组合金,其他各种金饰品,6、其他。 4、您的诞生石是什么? 诞生石又叫"生日石",即每月份均有一种宝石作为代表。以月份为代表的宝石分别为:一月石榴石、二月是紫水晶、三月是海水蓝宝、四月钻石、五月祖母绿、六月珍珠、月光石、七月红宝石、八月橄榄石、九月蓝宝石、十月蛋白石、电气石、十一月黄玉、十二月是土耳其石、青金石。 另外也有以西洋星座为代表者,如水瓶座紫水晶、双鱼座血渴石、牡羊座钻石、双子座祖母绿、巨蟹座玛瑙、狮子座红宝石、处女座红条纹玛瑙、天秤座橄榄石、天蝎座蛋白石、射手座黄玉、山羊座土耳其石。 5、什么是"4C"标准? "4C"是评定钻石价值的四项要素四个以英文字母C开头的英文单词Color(颜色)、Clarity(净度)、Cut(切工)和Carat weight(克拉重量),它可为顾客提供一颗钻石的颜色、净度、切工和重量的简要情况。钻石的颜色、净度和重量是自然形成的,因此只有切工这一因素直接与工匠的手艺有关。"4C"要素是判断您所购买的钻石价值和珍贵程度的全球通用标准。 6、切工会影响钻石的价值吗? 之前必须了解切工与钻石切割花式之间的不同,花式是钻石的形状,它完全取决于顾客的喜好和切割师的手艺。理想的切割比例能充分释放钻石的光芒与火彩。越是接近理想比例,钻石越是璀璨美丽。然而无论您挑选何种形状的钻石,它的价值仍将取决于"4C"要素的综合评定。 7、为什么钻石会有不同的颜色? 天然钻石是几十亿年前由地层深处的碳结晶演变形成的。在这个漫长的结晶过程中,其它矿物质和气体逐渐被排除、纯碳结合最终形成了我们称之为钻石的天然晶体。由于微量的这些矿物质和气体的存在,使得钻石带有不同的颜色。最为常见的是带点黄色的钻石,这类钻石含有氮元素。蓝钻的原子结构中含有硼元素,粉钻和带有褐色的钻石是由于结构变形而形成,而绿色钻石则可能是由于辐射而形成。 8、钻石有多少种颜色? 天然钻石可以具备各种颜色,最珍贵的钻石为蓝色、绿色、红色、粉红色的钻石,其价值取决于色彩的纯度及饱和度。在非彩色钻石家族中,最稀少的是完全无色的钻石,它们的价值在非彩色钻石中最为珍贵。 9、钻石的最佳颜色是什么? 如果以个人喜好判断,钻石没有什么最佳颜色。每粒钻石都各具其美。然而若从质量和价值而论,无色(切割以后为白色)是最佳的颜色,因为这种钻石极为罕有,它在"中国国家钻石分级标准"中被订为"D"级。但许多顾客喜欢钻石带有一点颜色,甚至有些顾客喜欢带有明显颜色的钻石,这是他们心中的彩色钻石。 10、钻石的颜色分级是否各地都是统一的?例如:"J"级颜色的钻石在不同商店是否都是同样的颜色? 国际上钻石的颜色分级有不同的标准,它们的表示方法也不完全相同,但相互之间基本是对应的,中国"国家钻石分级标准"中的钻石颜色分级,参照了美国宝石学院的系统,并与中国传统的颜色分级表示方法作了对照,该标准在国内各大珠宝首饰店被广泛采用。因此,钻石颜色分级在国内各大珠宝店采用的是统一的标准,例如,"J"级颜色的钻石在国内不同商店是一样的,因为它们运用的是同样的分级标准。 11、天然钻石是否都有瑕疵?这是否会降低它的价值? 几乎所有天然钻石都含有一些微小的内含物。这些内含物在几十亿年前钻石形成时就已存在。然而也有一些极为罕有的钻石被认为是无瑕疵的,它们极为珍贵。在戴比尔斯中央统售机构,钻石毛坯被分为14000个级别,这种多样性意味着每一颗钻石都独一无二,与众不同。在大多数情况下,这些天然内含物用肉眼是观察不到的,也不影响钻石的璀璨、美丽。但是,必须记住,价值是钻石稀有性的体现,这些内含物赋予每颗钻石独一无二的特性,这才是顾客想要的。 12、制定钻石分级证书的目的是什么? 根据"中国国家钻石分级标准"的规定,钻石鉴定证书的内容包括:证书编号、质量、尺寸、颜色、净度级别等9项基本内容和其它可选择内容两部份。其中基本内容是钻石分级证书所必须具备的内容。这一规定的目的在于可使人们通过一张分级证书,全面、详细地了解一粒钻石的品质;对出具证书的单位予以约束,以保证其证书上所列内容真实性和可靠性,更好的发挥钻石分级证书在保护市场、维护消费者权益方面的积极作用。 13、什么是国家钻石分级标准? 国家钻石分级标准由中国国家技术管理局于1996年颁布。自1997年5月1日起在全国实施,这些标准由当地珠宝检测中心在鉴定钻石时运用。 14、随着时间的流逝,钻石的光泽是否会消失? 钻石的摩氏硬度为10,是自然界中最坚硬的物质,永不磨损。它对光的折射率为2.417 、色散为0.044,所以钻石的光泽、火彩远远超过其它宝石,正因为钻石性质稳定,又坚硬无比、永不磨损,所以钻石美丽的光泽、火彩是不会随着时间的流逝消失的。 15、什么叫克拉? 正如所有珍贵的宝石一样,钻石的重量用克拉表示。"克拉"这一重量单位来自一种叫"角豆树"的种子。早期钻石的重量用这种植物的种子称量(这种角豆树种子的重量惊人的一致)。克拉称量体系统一以后,一克拉固定等于0.2克,一克拉可分为100分。因此,一颗25分的钻石就是重四分之一克拉或0.25克拉。 16、怎样分辨真假钻石? 宝石中钻石的代用品是为数最多的,一般有玻璃、无色水晶、无色刚玉、无色石榴石、尖晶石、合成碳化硅等。 第一种方法是用手摸的方式来鉴别钻石的真假。用手指轻轻的触摸钻石的晶面,会有一种粘性的感觉,并且用镊子夹起钻石检视,会发现钻石较钻石代用品或其他宝石沾到更多的油脂。因为钻石对油脂有一种亲和力,而人手指皮肤上会分泌一些很微量的的油脂,这种皮肤油脂与钻石晶面接触,就会产生粘性的感觉,这是钻石所特有的亲油性,而其它材料自然不会有这种特殊的感觉了。但是,如果鉴别者的经验不足,还是难于区分出真假钻石的,就要慎用此方法。 另一个比较简单的方法,就是用铅笔来鉴别钻石的真假。这个简易的方法深受一般钻石爱好者的欢迎。在鉴定的时候,要先把钻石用水湿润,然后再用铅笔轻轻的刻划,在真钻石的晶面上,铅笔划过的地方,是不留痕迹的,而如果不是钻石,而是玻璃、水晶等材料,就会在表面上留下痕迹。