日本最大人造鉆石

　　人造鉆石是一種由直徑10到30納米的鉆石結(jié)晶聚合而成的多結(jié)晶鉆石。人造鉆石的的分子結(jié)構(gòu)并不是天然鉆石的完全八面體結(jié)構(gòu)而是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而會(huì)產(chǎn)生磷光現(xiàn)象。那么，你知道日本最大的人造鉆石是多大嗎?小編來(lái)告訴你吧。

日本最大的人造鉆石　　

中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)站消息：日本研究人員近日宣布，他們研制成功直徑達(dá)4毫米的全球最大最硬的人工鉆石，有望將來(lái)用于加工堅(jiān)硬金屬等領(lǐng)域。此前最大的人工鉆石直徑不過(guò)1.5毫米。據(jù)《朝日新聞》等日本媒體報(bào)道，這一人工鉆石由日本愛(ài)媛大學(xué)與住友電氣工業(yè)公司的研究人員研制成功。它是一種由直徑10到30納米的鉆石結(jié)晶而成的多結(jié)晶鉆石，呈淡淡的糖稀色，并不像寶石那么光彩奪目。但是與單結(jié)晶鉆石容易沿受力方向破裂不同，這種人工鉆石能承受來(lái)自各個(gè)方向的力，硬度最高可達(dá)天然鉆石的2倍。

　　這種人工鉆石是把石墨放置于專用裝置中，在2300攝氏度、15萬(wàn)到18萬(wàn)個(gè)大氣壓的高溫高壓環(huán)境下制造出來(lái)的。該研究小組曾于2003年研制成功最大直徑約1.5毫米的結(jié)晶鉆石，但由于體積太小，無(wú)法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

　　后來(lái)，研究人員改良了加熱裝置，歷經(jīng)3年終于研制出了這個(gè)“大塊頭”。研究小組負(fù)責(zé)人、愛(ài)媛大學(xué)地球物理學(xué)教授入舩徹男表示，他們將進(jìn)一步改良工藝，爭(zhēng)取在2年之內(nèi)使大型人工鉆石在工業(yè)中得到應(yīng)用。

　　磷光

　　磷光是一種緩慢發(fā)光的光致冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長(zhǎng)的入射光(通常是紫外線或X射線)照射，吸收光能后進(jìn)入激發(fā)態(tài)(通常具有和基態(tài)不同的自旋多重度)，然后緩慢地退激發(fā)并發(fā)出比入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng)的出射光(通常波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波段)。當(dāng)入射光停止后，發(fā)光現(xiàn)象持續(xù)存在。發(fā)出磷光的退激發(fā)過(guò)程是被量子力學(xué)的躍遷選擇規(guī)則禁戒的，因此這個(gè)過(guò)程很緩慢。所謂的"在黑暗中發(fā)光"的材料通常都是磷光性材料，如夜明珠。

　　磷光的概述

　　通常發(fā)光方式很多，但根據(jù)余輝的長(zhǎng)短將晶體的發(fā)光分成兩類：熒光和磷光。余輝指激發(fā)停止后晶體發(fā)光消失的時(shí)間。

　　當(dāng)處于基態(tài)的分子吸收紫外-可見(jiàn)光后，即分子獲得了能量，其價(jià)電子就會(huì)發(fā)生能級(jí)躍遷，從基態(tài)躍遷到激發(fā)單重態(tài)的各個(gè)不同振動(dòng)能級(jí)，并很快以振動(dòng)馳豫的方式放出小部分能量達(dá)到同一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，然后以輻射形式發(fā)射光子躍遷到基態(tài)的任一振動(dòng)能級(jí)上，這時(shí)發(fā)射的光子稱為熒光。熒光也可以說(shuō)成余輝時(shí)間≤10^(-8)s者，即激發(fā)一停，發(fā)光立即停止。這種類型的發(fā)光基本不受溫度影響。

　　如果受激發(fā)分子的電子在激發(fā)態(tài)發(fā)生自旋反轉(zhuǎn)，當(dāng)它所處單重態(tài)的較低振動(dòng)能級(jí)與激發(fā)三重態(tài)的較高能級(jí)重疊時(shí)，就會(huì)發(fā)生系間竄躍，到達(dá)激發(fā)激發(fā)三重態(tài)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)馳豫達(dá)到最低振動(dòng)能級(jí)，然后以輻射形式發(fā)射光子躍遷到基態(tài)的任一振動(dòng)能級(jí)上，這時(shí)發(fā)射的光子稱為磷光。當(dāng)然，磷光也可以說(shuō)成余輝時(shí)間≥10^(-8)s者，即激發(fā)停止后，發(fā)光還要持續(xù)一段時(shí)間。根據(jù)余輝的長(zhǎng)短，磷光又可以分為短期磷光(余輝時(shí)間≤10^(-4)s)和長(zhǎng)期磷光(余輝時(shí)間≥10^(-4)s)。磷光的衰減強(qiáng)烈的受溫度影響。

　　機(jī)制

　　電子依照泡利不相容原理排布在分子軌道上，當(dāng)分子吸收入射光的能量后，其中的電子從基態(tài)S0(通常為自旋單重態(tài))躍遷至具有相同自旋多重度的激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的電子可以通過(guò)各種不同的途徑釋放其能量回到基態(tài)。比如電子可以從經(jīng)由非?？斓?短于10 秒)內(nèi)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)輻射躍遷至能量稍低并具有相同自旋多重度的激發(fā)態(tài)，然后從經(jīng)由系間跨越過(guò)程無(wú)輻射躍遷至能量較低且具有不同自旋多重度的激發(fā)態(tài)(通常為自旋三重態(tài))，再經(jīng)由內(nèi)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)輻射躍遷至激發(fā)態(tài)，然后以發(fā)光的方式釋放出能量而回到基態(tài)S0。由于激發(fā)態(tài)和基態(tài)S0具有不同的自旋多重度，雖然這一躍遷過(guò)程在熱力學(xué)上有利，可是它是被躍遷選擇規(guī)則禁戒的，從而需要很長(zhǎng)的時(shí)間(從10 秒到數(shù)分鐘乃至數(shù)小時(shí)不等)來(lái)完成這個(gè)過(guò)程;當(dāng)停止入射光后，物質(zhì)中還有相當(dāng)數(shù)量的電子繼續(xù)保持在亞穩(wěn)態(tài)上并持續(xù)發(fā)光直到所有的電子回到基態(tài)。

　　磷光的歷史

　　人類認(rèn)識(shí)磷光已很久，在古代，磷光被籠罩上了一層神秘的色彩(如嚴(yán)寒干燥又晴朗無(wú)風(fēng)的冬夜，在墳堆間偶然漂浮的小亮點(diǎn)，被人們認(rèn)為是鬼火)。有的寶石在暗處會(huì)發(fā)光，如1603年，鮑絡(luò)納(Bologna)的一個(gè)鞋匠發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)匾环N石頭(含硫酸鋇)經(jīng)陽(yáng)光照射被移到暗處后，會(huì)繼續(xù)發(fā)光。當(dāng)時(shí)關(guān)于磷光的記載中描述：鮑絡(luò)納石經(jīng)陽(yáng)光照射，須孕育一段時(shí)間后才產(chǎn)生光。經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)后，人們才弄清楚這一現(xiàn)象的發(fā)光原理與發(fā)光過(guò)程。1845年，Herschel報(bào)道硫酸奎寧溶液經(jīng)日光照射后發(fā)射出強(qiáng)烈的光

　　磷光現(xiàn)象

　　當(dāng)去掉光源后，葉綠素溶液還能繼續(xù)輻射出極微弱的紅光，它是由三線態(tài)回到基態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的光，這種發(fā)光現(xiàn)象稱為磷光現(xiàn)象。

　　人或動(dòng)物的尸體在腐爛的過(guò)程中，磷就會(huì)以聯(lián)磷或磷化氫氣體形式鉆過(guò)土壤，鉆出地面。磷在空氣中緩慢氧化，當(dāng)表面聚集熱量達(dá)40攝氏度時(shí)，引起自燃，部分反應(yīng)能量以光能的形式放出，這就是磷在暗處能發(fā)光的原因，叫“磷光現(xiàn)象”。