合肥一国家实验室技术实现产业化
钻石晶种的切割制作
工作人员正在观察钻石毛坯生长情况
工作人员正在检查钻石毛坯打磨情况
以一颗天然钻裸石为“种子”，在高温低压的环境下，籽晶片慢慢“成长”，一周时间就能长成一克拉的“真钻石”。
6月16日，科学+工作室带你走进合肥这个能“种钻石”的神奇实验室。虽是实验室培育的钻石，但化学和物理特性上和天然钻石一样，有着各种国际认证的证书，不同的是它会标注“Laboratory grown diamond”，价格是天然钻石的20%到30%。
这个培育钻石的科研团队源于合肥一国家实验室。经过30多年的沉淀，这项技术从实验室走向市场，为人们的生产生活服务。
培育钻石是什么？
在实验室里生长的“真钻石”
一个个装满气体的容器里，像一个个大型微波炉，戴上专业眼镜，可以从一个小小的孔里窥探到正在卖力生长的钻石毛坯。6月16日，记者来到位于合肥高新区的一个培育钻石的实验室。这是什么钻石呢？和我们在商场里所购买的钻石又有什么不同呢？
这个实验室来自于合肥先端晶体科技公司，公司总经理宋学瑞告诉记者，培育钻石其实是一种人工培育的钻石，也叫培育钻石。它是以一块天然钻裸石为种子，利用高纯度甲烷、加上氢等气体辅助，在微波等离子发生器内，以高温低压的方式，形成碳离子。这些等离子体就会像灰尘一样，在空气中一点一点沉积到种子钻石上，籽晶片就会慢慢地一层一层越长越大。
在实验室里，记者见到了钻石培育的全过程。先是在一个个激光切割仪器里，对一块块裸石进行切割，之后它们会进入到另外一个房间内进行抛光和打磨，最后再进入甲烷和氢气的容器里，通过高温低压，让其慢慢生长。“最大可形成大至10克拉之透明钻石。”宋学瑞说，在实验室长成的是钻石毛坯，切割加工后成为可以佩戴的闪闪发亮的钻石。“因为从化学和物理特性上和天然钻石一样，它也是真钻石。”
一颗钻石长成要多久？
一克拉钻石长成只需一周
一颗天然钻石的成长，需要经历几百万年甚至是几亿年的时间。但是如果在实验室里，一颗一克拉的大钻石长成只需要5-7天的时间。当然，克拉数越高，生长的时间就越长。
在生长钻石的容器里，记者看到有高温的光线照射着正在生长的钻石，宋学瑞说， 正是这样的高温低压，让钻石得以快速生长。“生长中的温度非常重要，一旦太高了，价值不菲的钻石就会在顷刻间变成一钱不值的石墨。我们实验室一般控制在800-1000℃。”
钻石作为顶级的奢侈品，在珠宝市场尤其受到女性青睐。但是天然的钻石产量毕竟有限，因此它才会尤为珍贵。长期的开采，消耗大量的人力、能源，且这种资源不可再生。“与天然钻石比起来，培育钻石的优点就在于它是可持续的资源，更加环保，并且它的纯净度也更高。”
培育钻石怎么用？价格如何？
可佩戴首饰，也可应用于工业和量子信息实验
“钻石恒久远，一颗永流传”，这个广告语在全世界广为流传，它也给钻石赋予了一种特殊意义。但随着科技的发展，人工培育钻石的出现，钻石可能也将被重新定义。“像一些国际知名珠宝品牌、奢侈品牌都开始在产品上采用培育钻石了。”宋学瑞介绍，培育钻石的价格大约是天然钻石的20%-30%。也就是说，如果你能够接受培育钻石成为你的佩戴宝石的话，那么你就有了“钻石自由”的可能性。
除了时尚和装饰外，培育钻石在工业上的运用更加广泛。该公司销售总监胡学勖表示，由于钻石的硬度和它天然的导热效果，它可以运用在刀具领域、电子器件热管理、光学窗片、量子信息领域。并且它的半导体参数也优于其他半导体，它也是一种终极半导体材料。
谈及未来培育钻石的价格，胡学勖称，“培育钻石与天然钻石虽然性质一样，但对于市场来说属于两种不同定位的产品，价格上形成互补。经过这些年的发展，未来的价格还是会相当稳定的。”
“钻石园丁”是谁？
竟源于合肥这个国家实验室
在宋学瑞的公司，我们也看到了许多已经打磨成成品，可以直接售卖的一颗颗一克拉到四克拉裸钻，捧在手心里的培育钻石和商场橱窗里的天然钻石毫无差别，它的每一个切割面都在反射着光芒，闪闪发亮。
那么这些实验室里长出来的钻石究竟用的是什么高科技呢？宋学瑞为我们揭开谜底。
我们看到的这些闪闪发光的、从一克拉到4克拉不等的钻石所用的是CVD的技术。英文名全称叫做ChemicalVaporDeposition，也就是化学气相沉淀。这种技术竟然是源于中国科学技术大学的一个国家实验室。
“当时我们的先端薄膜实验室对实验器材有需求，需要金刚石薄膜。”宋学瑞说，“这个器材是很薄的一片，用于NV色芯的研究，那时只有国外能提供这种原材料。原料掌握在别人手上，成为实验的一个瓶颈，我们必须自己来做。”
宋学瑞是中科大物理系毕业的博士，公司的创始人都是中科大的教授，而他和公司的核心研发团队也都是中科大的博士。1988年，这个实验室开始探索培育金刚石方面的科学研究，经过了30多年，经历了无数次实验的失败积累的经验，才终于掌握了培育钻石的全流程技术。
“像这个抛光的仪器就是我们实验室自己研发的。培育钻石的很多仪器都是我们自己做的。”中科大的这个团队创立的公司虽然成立于2017年，但是培育钻石的技术从实验室走向产业化，却用了30年。这也是一项重要的技术成果转化。
胡学勖透露，目前公司有20多人，每年的产值都是成倍增长，今年有望突破3000万元。“我们是培育钻石的生产方，属于这个产业的上游，在我们中下游还有打磨切割、工业上产等。我们的生产技术在全国是最先进的，产品也销往全国各地以及印度、美国等多国。”
还有很多人想问，培育钻石有官方认证吗？胡学勖说，跟天然钻石一样，国际权威珠宝检测机构GIA、IGI、HRD也会按照天然钻石标准出具相应的证书。不同的是，它们的证书上会特别标注“Laboratory grown diamond”，就是实验室培育钻石。
合报全媒体记者 张梦怡/文 高博/摄
