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科技

不需等數十億年,一種新方法只要 150 分鐘就做出鑽石薄膜

科技新報

更新於 04月26日12:02 • 發布於 04月26日12:02

天然鑽石需在地球深處被高壓高溫環境「折磨」數十億年才能形成,走人工合成捷徑的培育鑽石速度比較快,但通常仍需花數週時間強烈擠壓。現在,一種基於液態金屬混合物的新方法僅 150 分鐘就能做出人工鑽石,且無需高壓工法。

人工合成鑽石最常見方法為 HPHT(high-pressure and high-temperature growth)技術,透過在 5 GPa 壓力、1,400℃ 溫度環境溶解液態金屬中的碳以形成鑽石,且尺寸始終限制在 1 立方公分左右。

但根據韓國基礎科學研究所(IBS)發表在《自然》(Nature)期刊的論文,一種新方法讓人工鑽石現在可在大氣壓力下生成,所需溫度也比 HPHT 技術低,僅需 1,025℃。

團隊使用自製的冷壁真空系統(RSR-S)生長鑽石。當由鎵、鎳、鐵、矽組成的液態金屬合金(原子百分比 77.75、11.00、11.00、0.25)在 1 大氣壓力下暴露於甲烷/氫氣混合物,快速加熱再冷卻使甲烷碳原子擴散到熔化金屬,僅僅 15 分鐘,鑽石顆粒就從液態金屬內擠出;150 分鐘內,液態金屬合金亞表面就形成一片鑽石薄膜。

鑽石市場不只奢華品,它們也被科學家用於各種實驗,比如感應磁場、尋找新的次原子粒子等。研究團隊已發現用鈷取代鎳,或用鎵銦混合物代替鎵可生長出高品質鑽石,他們下一步打算擴大液態金屬和金表面潛在生長區域,以嘗試大規模生產人造鑽石,如果這項新技術發揮潛力,未來製造人工鑽石將變得更快更容易。

(首圖來源:AI 生成)

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