山西
5月31日，初夏的哈爾濱，陽光明媚。哈爾濱工業(yè)大學(xué)國際校園內(nèi)，一棟棟別具風(fēng)情的歷史建筑前，學(xué)校第十一屆博士生集體婚禮在草坪上啟幕，187對(duì)新人如約而至。
這兩年，每一對(duì)參加集體婚禮的新人都收到了一份來自母校的特殊禮物 —— 一枚鑲嵌鉆石的婚戒。今年，這枚鉆石重達(dá)1克拉。
自然界中，一顆天然鉆石的形成需要在地下深處歷經(jīng)上億年的高溫高壓淬煉。而這顆來自哈工大實(shí)驗(yàn)室的高品質(zhì)鉆石，從“種子”到成品只需要幾天。
哈工大航天學(xué)院紅外薄膜與晶體團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人朱嘉琦教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員，歷經(jīng)多年攻關(guān)，自主研制出大功率微波等離子體化學(xué)氣相沉積生長裝備，并開發(fā)了高效高品質(zhì)金剛石單晶生長技術(shù)。
哈工大第十一屆博士生集體婚禮上，學(xué)校送給每對(duì)新人一枚鉆戒。新華社記者王松 攝
朱嘉琦介紹，實(shí)驗(yàn)室里“種”鉆石，過程如同微米級(jí)的積木搭建。科研人員將甲烷與氫氣混合后通入反應(yīng)腔，這兩種氣體充當(dāng)“營養(yǎng)液”。在微波等離子體的激發(fā)下，氣體分子解離為活性原子基團(tuán)，碳原子開始在“種晶”表面一層一層有序排列。耐心等待，一顆純凈的金剛石單晶便悄然“長成”。經(jīng)過切割、打磨、鑲嵌，這些晶體最終成為戒指上的璀璨焦點(diǎn)。
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這枚鉆石由哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院紅外薄膜與晶體團(tuán)隊(duì)及其孵化企業(yè)“碳真芯材”制備，具有極高的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性。相關(guān)技術(shù)獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、黑龍江省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國專利金獎(jiǎng)及黑龍江省專利金獎(jiǎng)、日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)等國內(nèi)外獎(jiǎng)項(xiàng)。
“種”一顆1克拉的鉆石需要多長時(shí)間？朱嘉琦說，這取決于生長方法和等離子體密度。高品質(zhì)金剛石在大面積上生長，一般速度是每小時(shí)幾微米到幾十微米。
事實(shí)上，哈工大在人工晶體培育領(lǐng)域早已布局。在2004年，學(xué)校就曾制備出直徑29厘米、重30公斤的藍(lán)寶石單晶，為當(dāng)時(shí)國內(nèi)之最。多年來，團(tuán)隊(duì)已開發(fā)出系列高導(dǎo)熱金剛石復(fù)合材料，構(gòu)建紅外透明光電子學(xué)，提出透明吸波體及智能調(diào)光技術(shù)，多項(xiàng)成果已產(chǎn)業(yè)化，并獲得國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
“新材料帶來的性能變化是革命性的。”朱嘉琦說，相較于自然生成的金剛石，哈工大團(tuán)隊(duì)研制的金剛石顆粒更大、品類也更加齊全。它可以做成金剛石電池，也可以用于量子傳感，還能解決高功率芯片的散熱問題，在各個(gè)領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。
（來源：新華社、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、極目新聞版權(quán)屬原作者 謹(jǐn)致謝意）
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