单崇新展示他和团队合成的钻石

单崇新和团队合成的钻石

　　记者王悦生文图

　　核心提示|最近，郑州大学物理工程学院教授单崇新格外忙碌。他接到了不少钻石加工销售企业的电话，有的是想来“取经”，有的则想与其合作。

　　吸引这些企业的，是单崇新及其团队开发出的合成克拉级高品相钻石的工艺。用这种工艺合成的首饰钻石，比天然钻石的价格便宜一半，但净度、亮度却一点不输于天然钻石。这一创新成果，还引起日本、法国钻石加工业内人士的关注。

　　河南是国内人工合成金刚石（钻石）产量最大的省份，我国第一颗人造金刚石就是在河南诞生的。人工合成钻石是怎么炼成的？单崇新及其团队的这项成果，会对河南乃至全国的钻石市场产生怎样的影响？

　　钻研

　　用新方法合成了1.2克拉的钻石

　　2014年底，单崇新从工作、学习了十余年的长春市回到了家乡河南。

　　当时，郑州大学向他抛出了“橄榄枝”。作为学校引进的人才，郑州大学校长刘炯天问他有什么要求，他没有要求个人薪资待遇，也没有要求职务职级，只是希望“有个能干活的地方和环境”。他对学校的承诺是第一年建成实验室，第二年出成果。为方便他做研究，刘炯天校长多次到物理工程学院为他协调实验场地。

　　单崇新也快速确定了研究方向。“河南是人工合成金刚石的大省，与我的研究领域很相近，正好可以把我的科研经历与河南的产业优势结合起来。”于是，2015年他从零起开始了实验室的建设工作。

　　只用了一年时间，他和团队的科研成果就引起了行业内的关注：采用化学气相沉积工艺合成出了1.2克拉的高品相钻石，颜色、净度均是上乘，用普通仪器都很难分辨这种钻石与天然钻石的区别。近日，在其实验室内，记者见到了单教授带领同事们合成的钻石，在灯光的照射下，荧光闪闪，干净透亮，异常夺目。

　　单崇新说，为了合成这种克拉级的高品相钻石，他和团队人员没少吃苦。从实验设备选购，到实验场地装修，从外围条件保障，到工艺参数探索。经过一年多的奋战，将原来空荡荡的房间建成了先进的实验室，完成了实验设备的询价、招标、采购、审计、验收等程序，并开始科学研究，团队成员度过了无数个无眠无休的日日夜夜。

　　功夫不负有心人，当看到实验室合成的高品相钻石样品时，大家终于舒了一口气，感觉所有的付出都值得了。

　　经历

　　31岁成为博导，38岁当选中原学者

　　在学生和同事眼中，单崇新绝对是一个励志典型。他的老家在河南农村，祖祖辈辈以务农为生。小时候，他就深刻感受到，读书才能摆脱贫穷。

　　1995年，他以全县第二名的成绩考入武汉大学，他也是家族走出来的第一个大学生。但是，考上大学并未让他感到轻松，反而多了几分对未来未知生活的忐忑。1999年大学毕业后，他考上了中科院长春光学精密机械与物理研究所的研究生，并开始了硕博连读。博士毕业后，他又在朋友的介绍下到香港中文大学物理所做博士后，主要从事半导体纳米结构的研究工作。

　　科研生活需要坐得住冷板凳。在香港中文大学期间，他每天早上9点前就来到实验室，一直到晚上10点才回去休息。在不到两年的时间内，他发表了10多篇影响因子大于3.0的学术论文。随后，他又拿到了英国诺丁汉大学的offer，在英国开始了科研生涯。

　　2008年，单崇新从英国回到国内，经过数轮紧张的答辩，进入中科院的“百人计划”，也是在那一年，他获得了正高职称，并成为博导，那一年他才31岁。

　　2014年底，他回到河南工作。2015年，获评“中原学者”，那一年他38岁，这也是我省设立“中原学者”以来最年轻的当选者。另外，单教授近年来还获得了国家杰出青年基金、万人计划青年拔尖人才、百千万人才工程、中科院百人计划等荣誉。这一系列成绩的取得，源于他十多年如一日的专注付出，也源于团队成员的艰辛努力。

　　现状

　　开采天然钻石，对自然环境破坏很大

　　很多人都知道，钻石在天然矿物中的硬度最高，可以用于玻璃切割、磨具切割、石油钻井的钻头，由于其导热率高、透光度强，也可望用于电脑芯片、激光制导等领域。

　　但是，天然钻石是经过成千上万年形成的，获取1克拉的天然钻石，需要挖采250吨的矿石。所以，提炼天然钻石，对于自然环境的破坏很大，好似在地球表面挖出很多“伤疤”。于是，就有人提出用人工方法合成钻石。但人类研究了100多年，才破解了人工合成钻石的方法。

　　上世纪50年代，美国率先在全世界人工合成钻石。1968年，中国也第一次成功用人工方式合成了钻石。据了解，中国人工合成钻石的产量占了世界的60%至70%，而河南人工合成钻石的产量，又占了中国的80%。

　　就技术而言，目前人工合成单晶钻石的方法主要有两种，一种是“高温高压法”，一种是“化学气相沉积法”。其中，第一种方法的应用最广泛，占了市场的主流。但是，“高温高压法”合成钻石的过程中，需要添加催化剂，这样一来，钻石的纯度就打了折扣，很多用“高温高压法”合成的钻石，杂质太多，这些钻石大多只能用于工业用途。

　　而用“化学气相沉积法”合成钻石，不需要添加催化剂，从而保证了钻石的纯度、颜色、净度，这种方法合成出来的钻石，可以用于首饰、电力电子器件等领域。“就钻石首饰而言，这种方法合成的钻石，与天然钻石的品相几乎没有差别，但是价格却比天然钻石要低得多。”单崇新介绍说。据记者了解，这种高品相的钻石，在钻石首饰市场上的价格，大概比同品相的钻石价格低一半。

　　影响

　　这项成果，未来有广阔的应用前景

　　单崇新团队的成员卢英杰博士介绍，人工合成的钻石，是在实验室内进行的，不污染环境，尤其是用“化学气相沉积”的新方法合成的钻石，品质高、售价低，将来会对钻石生产、加工、销售的上下游产业产生很大影响。

　　对很多人来说，钻石是高价钱的奢侈品，但卢英杰说，对他和团队来说，这些钻石就是科研样品。由于合成的钻石品质高、尺寸大、性能好，有望在电力电子器件、大功率激光、辐射探测、保密通讯等高科技领域得到广泛应用。