1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

科技环境

钻石切冰

用等离子反应舱合成的人工钻石是名副其实的“多面手”。它能导电、导热,还可用于探测有毒物质的传感器。在汉诺威工业展上,研究人员展示了合成钻石的奇妙用途。

(德国之声中文网)#link:http://www.iaf.fraunhofer.de/:弗劳恩霍夫固体物理学研究所#的展台上,研究人员海德里希(Nicola Heidrich)手中拿着一个钻石薄片。在#link:http://www.hannovermesse.de/:汉诺威工业展#上,她正在演示,如何用钻石薄片缓慢但毫不费力地切割一个冰块。钻石薄片切开冰块,如同刀切开黄油,而这不单是因为钻石的硬度。这种钻石是导热的。融化冰块的热来自她的手指。

在位于弗赖堡的研究所,海德里希和她的同事们使用等离子反应舱来制造这种钻石。钻石由高密度的碳组成。在自然界中,钻石的形成是由于高压,有时需要数百万年的时间。

钻石的"生长"

Diamant aus dem Plasmareaktor

等离子反应舱“生长”出的钻石

弗莱堡的研究人员则无需具备如此的耐心。他们让钻石一点一点"生长"。"我们用甲烷气体来提供碳。再加上氢气,然后我们将碳从气体化合物中分离,沉积在硅基片上。"海德里希解释说,这一工序称为化学气相沉淀法(CVD法)。

要取得好的效果,必须预先对硅基片的表面进行处理,使用的是微小的钻石,也就是所谓的籽晶。碳原子在等离子反应舱中不断附着在基片上。这样形成的是多晶钻石。用类似的方法也可以生产出用作首饰的单晶钻石。不过,这就需要用单晶钻石作为基片。

加入硼或磷的钻石

那么为什么钻石突然能导热了呢?"钻石本身并没有传导性。但我们在其生长过程中加入掺杂气体,就可以改变其属性,从而具有传导性。"研究人员使用的是硼或磷。

钻石片不单能导热,还能导电。因此,可用于多种半导体,比如高性能晶体管,来放大或开关电子信号。

钻石传感器

它还可用作化学物质的传感器。钻石传感器可以抗高温和化学腐蚀,比如可用于在水中寻找污染源,甚至可以在溶液中寻找特定的DNA片断。

Eurathlon in Berchtesgaden Telob-Roboter schließt Drehventil

钻石传感器可安装在机器人上,用于探测危险化学品

在寻求通过核聚变获取能源的过程中,弗莱堡制造的微小、中空的钻石颗粒也将发挥决定性的作用。这种方式模仿太阳的核聚变来产生能量。

美国研究者目前正尝试用激光束照射一个两微米的氢球。小球被压缩至原始大小的万分之一。这一过程中,氢原子核聚变,并释放出巨大能量。不过,要实现这一目的,小球必须具有完美的形状和结构。"钻石可提供理想的属性, "海德里希说。

作者:Fabian Schmidt 编译:苗子

责编:任琛

外部链接