钻石恒久远，一颗永流传。                                —戴比尔斯（1939）A diamond is forever                               —De Beers （1939）

这句广告词不仅让众多女孩子们爱上了这个美丽的小石头，更让这个地球上最不稀缺的碳元素构成的小石头，成为爱情的象征。明星们的爱情故事也总会和钻石联系在一起，Angelababy和黄晓明除了举行轰动一时的“世纪婚礼”外，baby的婚戒也是备受瞩目。Angelababy的婚戒主钻石是5克拉，以及73颗明亮式切割钻石镶嵌。刘嘉玲和梁朝伟于2008年举行婚礼，双方也都是娱乐圈的老牌男神女神了。梁朝伟送给刘嘉玲的钻戒有足足12克拉。当年这枚钻戒创下了华人女明星婚戒最大颗记录，市场估价约2280万人民币。

图片来自《四重奏》

而动辄上万元的钻石不仅仅是满足了人们的欣赏需求，在工业上由于钻石具有很高的硬度，在耐磨材料、切割材料上有很广泛的用途。另一方面，金刚石在室温下具有最高的热导率，是铜、银的5倍，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。采用金刚石热沉（散热片）的大功率半导体激光器已经用于光通信，在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等方面都有应用。

上世纪50年代，为了满足工业上的用途，主要发展了两种人造金刚石的方法，第一种是高温高压法(HPHT),既通过模拟自然界钻石形成的条件，在高温高压下形成金刚石。以往工艺条件不佳，难免引入杂质，在形成钻石的过程中，由于氮元素会在金刚石结构中取代碳的位置，使得金刚石呈现出深浅不一的黄色。工业用途的金刚石只要在硬度、热导率等物理属性上达标即可，并不考虑色泽等指标。

工业用人造钻石

但是在珠宝领域，钻石的重量、纯度以及颜色都是决定钻石价值的重要指标。颜色越浅的钻石品质越高，无色的钻石是最高级别的极品，黄色的钻石是品质最低的钻石。

钻石颜色等级比较

随着高压高温合成工艺的不断改进，现在已经可以造出超过30克拉的无色钻石。

10.02 克拉的 HPHT 无色钻石。图自：Pinterest

另一种方法是利用化学气相沉积合成法(CVD)，是在真空中使用甲烷等富含碳的气体，让甲烷中的碳分子不断沉积到钻石基底上，让钻石不断长大，因为不用催化剂，合成的钻石纯度极高。美国国家科学院院士毛河光曾用化学气相沉积法，用一周时间培育了一颗 2 克拉的人造钻石，他让学生拿到 GIA（世界三大钻石评级权威机构之一）估价，鉴定专家居然给出了 20 万美元的估价，实际上这颗人造钻石的成本不到 5000 美元。

人造钻石人造钻石不仅品质媲美甚至超过天然钻石，由于不需要人工开采，价格也比天然钻石要低 20% 到 40% ，而且 1 克拉钻石的生产周期已经缩短到了几天，这代表大规模量产成为可能。目前中国是全球人造钻石产量最高的国家，2017 年中国人造金刚石产量已占世界总产量的 90% 以上，已经连续 15 年位居第一，但是大部分都用于工业使用。由于人造钻石的化学成分的天然钻石完全相同，甚至杂质更少纯度更高，如果没有特殊仪器的辅助，专业的珠宝鉴定师也无法单凭肉眼分辨出来。那么怎样才能确定一颗钻石是天然形成还是人工合成的呢？那就要从钻石的物理特性来进行鉴别了。

1、异常双折射

在正交偏光下，天然钻石因生长及运移过程的复杂性表现出复杂的异常双折射特征，如不规则带状、波状、斑块状和格子状等，而合成钻石异常双折射表现较弱，某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。

所用到的设备是ZEISS Axioscope A1 Pol偏光显微镜。

 ZEISS Axioscope A1 Pol偏光显微镜2、发光特性紫外荧光(ultraciolet fluorescence)： 有些合成钻石在长波紫外光下呈惰性，在短波紫外光下显示中等至强的黄绿色荧光，并且具分带现象，与天然钻石的荧光特征不同。下图中可以看出人造钻石以及天然钻石在紫外荧光特性下的区别。

白光下钻石状态

紫外荧光下钻石状态此类方法用于宝石鉴定方面，所需要的设备是ZEISS Axio Imager 2以及附加的紫外荧光附件。

ZEISS Axio Imager 2阴极发光仪（cathodoluminescence）：合成钻石：颜色：黄色-黄绿色，规则分区（主方体、八面体区不同）天然钻石：蓝色为主，层状生长或复杂的生长形式所需要的设备有扫描电子显微镜（SEM）以及阴极荧光（CL）附件。

ZEISS EVO10 扫描电子显微镜及阴极荧光CL附件

用SEM对钻石的表面形貌进行观察，观察钻石生长表面形成的台阶等特征，用CL附件对钻石产生的荧光波段进行分析，从而判断钻石是否为天然钻石。

SEM观察的钻石表面形貌

可以看出，人造钻石的鉴定需要专业的设备才能做出准确的判断。因为天然钻石与人造钻石的生产成本并不相同，为了避免造成不必要的损失，希望大家在购买钻石的时候能够了解钻石生产方式，买到自己心仪的钻石。

领域：地矿/钢铁/有色金属,电子/电器/半导体,航空/航天,机械设备,高分子材料

标签：OPTON,微观世界,钻石,扫描电镜