人造金刚石的制取

　　骗局追溯

　　人类很早就认识了金刚石，坚硬透明的金刚石经过琢磨，称作钻石，被列为世间珍品。同时，在一段漫长的岁月里，它也一直是个谜，谁都不知道它是由什么东西构成的。

　　随着近代化学的兴起，科学家们开始研究金刚石。1772年，法国化学家拉瓦锡（A．L．Lavoisier，1743～1794）首先证明，天然金刚石原来就是单质碳的一种特殊晶体，并指出了从其他状态的碳可以制得金刚石的途径。1797年，英国化学家台南特（S．Ten－nant，1761～1815）做了一个令人感动的实验，他把自己拥有的贵重金刚石燃掉，以分析所放出的气体，结果弄清金刚石不过是由纯碳构成的。以后，他又对大量生产金刚石的南非金伯利地区的地质进行研究，了解到金刚石是受地下的高温、高压而生成。

　　那么，对碳施以高温、高压，能不能造成金刚石呢？

　　根据这种想法，人们做了许多实验。最初宣告成功制出金刚石的人是英国的霍尼（J．B．Hanney），这是1880年的事。霍尼使用了石蜡等碳化氢物质作为碳源，把它同骨油及金属锂混合，放入铁管中密封加热到白炽化。霍尼自称实验了八十多次，多数是以瓦斯泄漏和爆炸告终，但在没有破裂的三根铁管中却发现了坚硬、透明的小颗粒，霍尼说这就是金刚石。他当夜向上报捷，人们开始对他的工作给予很高的评价，但后来因没有人能按照所说的实验重复出结果，也就转为冷淡、怀疑，甚至于嘲笑了。

　　13年后，法国化学家莫瓦桑宣布人造金刚石成功，并很快获得了科学界的承认。

　　莫瓦桑是大学教授，在无机化学领域有重大贡献。1886年莫瓦桑第一次在世界上取得单质氟，实验中曾屡遭失败，其间因中毒被迫中断过几次实验，最后终于取得成功。后来莫瓦桑又利用自己发明的高温电炉制取了碳化钙和碳化硅。这些成就及顽强拼搏的科学精神使莫瓦桑在化学界的声威大振。

　　莫瓦桑在已有成果的基础上开始探索人造金刚石。起初，他想通过制造氟碳化合物后再除去氟的办法得到金刚石，接着又期望碳能结晶形成金刚石，可是这些做法没能成功，仅得到些石墨的残留物。后来，莫瓦桑又设想利用高温电炉把掺有碳的铁熔化，然后突然投入冷水中，铁水表面受冷而急剧收缩时会产生强大的应力，使包裹在其中的碳按着金刚石的结构排列就位，再用酸将铁溶解出来，就可能得到金刚石的小结晶体。这位具有较高科学素养的科学家，沿着自己设计的路子走下去了。1893年2月的一天，莫瓦桑把碳铁化合物溶解于酸后得到一种淤泥状的物质，在显微镜下观察，看到其中含有微小的闪闪发光的八面体，其中竟有一个长度达0．7毫米。

　　莫瓦桑兴高采烈地向科学院、向报界报告人造金刚石获得成功。由于莫瓦桑近年来在氟化学研究和发明电炉方面取得的声誉，再加上他是一位正直的学者，科学界普遍相信他，人们都真的以为人造金刚石成功了。因为当时世界上排于前五位的一颗钻石被称为“摄政王”，所以人们便把莫瓦桑制得的金刚石颗粒中的佼佼者也誉为“摄政王”。

　　真相揭密

　　莫瓦桑真的制取到人造金刚石吗？

　　尽管没有人对莫瓦桑的人格表示怀疑，但是人们总是不能像莫瓦桑本人那样满足于人造金刚石的一次实验，不管是从科学研究的需要出发，还是从实际需求出发，都希望在莫瓦桑的基础上前进，并尽快转化为实用生产技术。有许多人按照莫瓦桑的设计思路去做实验，可都没有什么结果。科学家不得不开始怀疑，并从“证实”转向“证伪”。经帕森斯（SirC．Parsons）所做的实验证明，根本得不到金刚石。后来人们从莫瓦桑的遗孀那里了解到真情，原来莫瓦桑当年的助手对无休止的反复实验感到厌烦，又想讨莫瓦桑满意，就偷偷地做了手脚，将一颗天然金刚石混入实验材料中，这样便有了“摄政王”的出现。可怜的莫瓦桑，至死也不知道是受了骗，进而又以自己的名义欺骗了世人。

　　直到20世纪30年代，科学家终于搞清楚，在一般实验里是不能炼出金刚石的。石墨要转化为金刚石，至少需要15000个大气压。而莫瓦桑实验中用铁水收缩所能获得的至多只有几千个大气压。这样，人造金刚石的关键就在于怎样获得高压。

　　由于美国著名高压物理学家布里奇曼（D．W．Bridgman，1882～1961）的研究，使获得超高压成为可能，1947年，布里奇曼对石墨转化为金刚石作了高温下的超高压实验。50年代，高压技术进一步发展，为新的实验提供了条件，1955年，美国通用电器公司的科学家们在布里奇曼工作的基础上，设计了金属（铬、锰、铁、镍等）催化法，使用一套1600℃和7万个大气压的设备，终于使石墨人工转为金刚石获得成功，这是人类历史上的第一次真正的人造金刚石的成功。

　　人造金刚石的现代技术是使用1400℃至1500℃的温度和5．5万至6万大气压，使溶于铁、镍催化剂熔体中的碳沉积到金刚石籽晶上，这样可得到直径6毫米的大颗粒金刚石单晶。今天，人造金刚石在科学研究和工业生产中已获得广泛的应用。