钻石|实验室里可以“种”出钻石？我们离实现“钻石自由”还有多远？( 四 ) 钻石|金刚石|石墨|研究所

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在这张图片的边上，我们看到的那张从下面往上照的图片，那个是天眼， FAST 。它下边的支架也是用铝合金来制造的，它的加工也都是采用的金刚石的刀具。
右上的这张大照片，是一个很复杂的工件的加工过程。
如果用传统的加工方法，加工这样一个复杂工件，需要的时间是非常长的，而且还需要精密的研磨、抛光。
可是使用了金刚石的精密加工刀具之后，我们的加工效率，得到了大幅度的提高。
而且我们不需要再进行精密的研磨了。
除此之外，关于人造钻石，我们还有很多方面的应用。
下面我举四个例子，这四个例子，是我们现在课题组里面，曾经或者是现在正在从事的一些研究工作。

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比如说第一个，作为激光晶体。金刚石是一种具有很好的光学应用前景的光学晶体。
它对于很多光的透过率都是非常好的，并且它具有其它晶体所不具备的优势。
【钻石|实验室里可以“种”出钻石？我们离实现“钻石自由”还有多远？】比如它的散热能力是非常好的，它的散热能力远远优于其它的单晶，而且在这里面，我们通过单晶金刚石的激光，就可以获得一个激光的拉曼增益。
我们用这种方法，可以去调节激光的波长。我们用这种办法，获得了黄色的激光。
这个黄色的激光，一方面我们可以用它作为远程的激光的信息传输的载体，另一方面它也是一个对人眼安全的激光，可以用于眼科的手术。
我们都知道在计算机电子行业里面有一个很著名的摩尔定律。这个摩尔定律实际上是指，现在的器件，现在的芯片，每18个月它的芯片上的集成度就增加一倍，它的成本就降低一倍。
随着硅芯片的不断发展，到了现在，这个摩尔定律已经逐渐开始失效了。
也就是说现在一个硅芯片上集成的晶体管，已经达到了几乎接近于极限的地步。
这样的一个高功率的芯片是受制于它的温度的，它的热量无法散出，硅的散热能力跟金刚石比起来，差得很多，因此下一代芯片，我觉得可能就是碳基的芯片，也就是说金刚石作为热沉积板的一种芯片。
它可能会带来，计算机行业的一个颠覆性的成长。

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另外，我们也可以利用金刚石的光学性质，将它做成太赫兹的光学窗口，以及利用金刚石和它表面的石墨烯的原位转化，形成金刚石—石墨烯的异质结结构，然后来做高能辐射粒子的探测器。
在这里我再介绍一下，金刚石有一个很有趣的现象，因为金刚石里的碳是呈正四面体的结构。
如果某一个位置上的碳，被空气中的氮原子所取代，在这里面就很容易形成一个空穴，即有一个氮，有一个空穴。

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这样的结构，我们把它叫作NV色心。
大家很奇怪，为什么叫作色心呢？就是因为这种结构的金刚石能够发出荧光。
我们可以看到下面这张图，显示的就是金刚石的NV零和NV负。
这两个NV色心，它们可以在不同的光的激发下，发出不同颜色的荧光。
在600多纳米的是红光。
我们可以看到用这种方法，我们就可以形成彩钻，它的NV中心越多，颜色就越浓。
另一个是500多（纳米）的，它形成的是黄绿光，也就是说我们可以用这种办法制造彩钻。
并且现在我们中科院杜江峰院士团队，正在用这种NV色心的技术，去实现微观世界的量子传感。

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也就是说金刚石这种材料，也可能是一个量子材料，未来会带领我们开启一个量子的时代。
钻石的前世，是自然界对人类的慷慨的馈赠。
钻石的今生，是我们人类伟大的发明创造。
我也希望通过我们科学家的研究，打破钻石恒久远的神话，让大家早日过上钻石自由的生活，谢谢大家！
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