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科技小故事
人造金刚石的发明
  人类在5000年前就知道钻石了。这种透明的钻石经过打磨后被列为世界珍品。与此同时,它让人困扰了很长一段时间,没有人知道它是由什么组成的。
  1704年,英国科学家牛顿指出钻石是可燃的;1772年,法国科学家拉瓦锡指出,碳与钻石有一些相似之处;1796年,英国科学家坦南特通过对金刚石燃烧产生的二氧化碳进行定量分析,得出钻石是纯碳的结论,进而得知金刚石是在高温高压条件下产生的。
  后来,法国化学家莫瓦桑宣布人造钻石的成功,很快就得到了科学界的认可。莫瓦桑在无机化学领域做出了巨大贡献,他找到了大量制备氟的方法。在此基础上,他开始探索人造钻石。他设想用高温电炉熔化掺有碳的铁,然后突然将其放入冷水中,当铁水表面冷却并急剧收缩时,会产生强大的压力,使包裹在铁水中的碳按照金刚石的结构排列到位,然后用酸溶解铁水,从而获得金刚石的结晶。
  1893年,莫瓦桑的“梦想”终于实现了。他和助手用酸溶去铁后,在石墨残留物中,有一颗0.7毫米的晶体在闪闪发光。但人们对人造钻石的实验并不像莫瓦桑本人那样满意。经过专家们的仔细检查,发现了莫瓦桑实验的缺陷。人们从莫瓦桑的遗孀那里得知,正是莫瓦桑的实验助理对没完没了的重复实验感到非常厌倦,想取悦莫瓦桑,便偷偷地把过去实验中留下的一颗钻石颗粒掺进实验材料中。
  直到20世纪30年代,化学家们才意识到钻石不能在普通实验室中提炼。实现从石墨到金刚石的转变至少需要30000个大气压,人造金刚石的关键是如何获得高压。
  1946年,哈佛大学的布里奇曼教授发明了达到极高压力的装置。在布里奇曼研究成果的基础上,美国通用电气公司的一个研究小组在1600℃高温、95000大气压下,以石墨为原料和催化剂,于1955年在人类历史上首次获得人造金刚石的成功。

(张军)


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