几大人工宝石 是怎么生产出来

制造水晶

宝石是最硬的矿物件，在自然界中，一些矿物质在地底下形成，地下炽热的液体岩浆- 岩浆- 冷却。在液体里的一些原子和分子在不断重复模式下，开始碰撞在一起，形成一个结构叫做水晶。如果矿物是美丽，稳定和稀有的，它就被人们当作是宝石。当矿物被加热，高压，或接触到新的化学元素也会形成宝石。

图:使用化学气相沉积法CVD(chemical vapor deposition)方法，可以相对比较快的形成钻石.

当火山爆发和山脉形成的时候，宝石被推向了地球的表面，随着时间的推移，岩石分化之后，就露出了宝石。

为了在实验室制造宝石，研究者们模拟了宝石在地球地表下形成的过程，每块都有一定化学成分的配方，例如：翡翠是由铝的氧化物(aluminum oxide)、铍(beryllium)、硅(silica)和一些铬(chromium)构成，红宝石包含铝的氧化物和一点点铬。

科学家通常熔化这些构成宝石的成份，或者溶于水或其它化学溶剂中，再把混合物加热到1000摄氏度—煮沸水的温度的十倍。液体慢慢冷却，冷却的过程是消耗掉在混合物的原子和分子之间的能量，使得它们聚集到一起形成晶体，晶体不断慢慢生长变大，就像砖块不断地堆积，形成房子一样。

由于他们含有相同的成分，所以很难分辨出实验室制造出来的宝石和自然界形成的宝石差别，但是它们有细微的差别。位于美国新墨西哥州东南部的卡尔斯巴德(Carlsbad)，一位宝石研究所的地质专家詹姆士.史格雷(James Shigley)说，例如，许多天然宝石包含少量的水分，但是一些实验室制造出来的宝石没有。

在宝石形成过程中，其它物质也被包含在宝石中形成，我们叫它们为夹杂物。由于科学家控制晶体生长的条件，实验室制造出来的宝石具有极少的夹杂物。“天然宝石表达着地球一次幸运的意外”史格雷说。

巨大的挤压

钻石与其它宝石有些不同，因为它的形成过程需要巨大的压力。想像一下埃菲尔铁塔倒过来，尖端朝下，所有的重量都压在几厘米宽的区域的压力。位于美国纽约市的自然历史博物馆的矿物专家，乔治.哈洛(George Harlow)说，这就是天然钻石在很深的地底下形成所需要的压力。

并且钻石只有碳(carbon)一种化学元素构成，一种在所有生物体内都具有的元素。如果你一层层地像纸一样排列碳原子，就能得到石墨(graphite)—它是一种非常柔软的材料，在铅笔的笔芯中就有这种物质。但是如果你让每一个碳原子连接四个碳原子构成一种三维的结构，就能得到钻石—它是一种极度强硬的物质。

图：先进钻石公司(Advanced Diamond Technologies Inc)使用钻石开发出能够检测饮用水中细菌和产生信号的微型传感器.

在美国佛罗里达州西部城市萨拉索塔(Sarasota)，一个叫戈麦斯(Gemesis)的公司具有几百台的钻石制造机器。科学家们使用一块很小的钻石作为“种子”，他们把它放进一个含有石墨和一些秘密的其它化学混合物的陶瓷容器中，合上容器，用金属块夹住它，并加热。

当石墨熔解了，石墨就分解成一个个单独的原子，这些原子就贴到“种子”上，“种子”就开始生长了—钻石就慢慢变大。戈麦斯(Gemesis)公司的技术与工程副总裁卡尔.帕尔逊(Karl Pearson)说：“四天后就出来了一颗钻石”。