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，無法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

　　后來，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)由非常快的(短于10 秒)內(nèi)轉(zhuǎn)換過程無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)由系間跨越過程無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)換過程無輻射躍遷至激發(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)來完成這個(gè)過程;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程中，磷就會(huì)以聯(lián)磷或磷化氫氣體形式鉆過土壤，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”。