不仅是钻石,像是祖母绿、蓝/红宝石等;在光学和半导体工业里经常会制备出这种产物;比如用MBE烤炉(分子束喷射炙烤出来的外延层生长),比如用CVD/PVD气相沉积法,比如单晶碳化硅SiC的热液生长出来的人造莫桑石祖母绿,净度100%无暇,硬度无敌(堪比日本那种高目数的磨刀石/砥石)。宝石材料的工业应用已经十分普遍,最接近日常用途的器件像是LED芯片的蓝宝石衬底,制备成本越来越低。
因为都是离子态制备了,什么样式的超晶格都可以生长出来,你想掺杂什么原子、什么结构,都行…
说回钻石,比利时权贵商人的营销骗局不谈了。查到一组数据,天然钻石并不稀缺,全球已探明的易开采储量是25亿克拉,不易开采的预测有千万亿克拉,只是前者矿源被De Beers垄断的差不多了,加上饥饿营销,再加上定级认证,以及包装了人文元素,才会变得昂贵。实际钻石矿与稀土比起来,它即不稀有也没有那么高使用价值。
传统的人造钻石技术都是热压法,比如传统的六面顶压机,就是人为的高温高压制备,模拟天然钻矿的形成方式,效率低,成本高,净度成色也不好,主要加工玻璃刀、石油钻头等工业用途;而现在是温和实验环境中用CVD化学气相沉积法生长出来,形象点说就是用一小块碎钻做引子,投到反应炉里,在炉里充满甲烷,加电电离,把甲烷分子电离成等离子体,甲烷分子就是1个碳原子携带4个氢原子,于是碳原子就会沉落/吸附到那颗碎钻的种子上面,往复反应,这颗碎钻就会逐渐生长,大约每小时可以生长0.007毫米,长成1克拉需要一周,这个技术成本比热压法更低,而且它的硬度和净度可以轻易做到首饰级的,丝毫不逊天然钻。
从前我国的工业用途钻石都是进口自苏联、刚果,现在都是自产。有统计,中国每年可以生产200亿克拉的人工钻石,好像占全球90%产量。如今成本可以做到天然钻的50%(即使用CVD加工1克拉以上的钻石成本还是不低的),廉价的是碎钻,成色高的做首饰,成色低的做几十块钱玻璃刀。