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人造寶石怎麼來?
地球內部岩漿上升冷卻的過程中,會慢慢長出結晶;事實上岩漿會因慢慢冷卻飽和,而形成結晶並且長大。這個慢慢長大的結晶,又因為不同的礦物反應、不同的熱度、不同的成份與內包物,造成不同顏色、不同種類的寶石,這是天然寶石大概形成的過程。那麼這一塊人造寶石呢?您很難想像它是這麼樣來的吧。
 
 
地球內部岩漿上升冷卻的過程中,會慢慢長出結晶;事實上岩漿會因慢慢冷卻飽和,而形成結晶並且長大。這個慢慢長大的結晶,又因為不同的礦物反應、不同的熱度、不同的成份與內包物,造成不同顏色、不同種類的寶石,這是天然寶石大概形成的過程。那麼這一塊呢?您很難想像它是這麼樣來的吧。

將這個坩鍋內的材料,變成高溫熔融的狀態,然後把晶種插入液面,以每分鐘轉2 到20 圈的速率旋轉,同時以每分鐘0.3 到10 毫米的速度緩慢的往上拉引,在特定的溫度提拉晶種,讓附著在晶種表面的熔融液體,在控制好熱對流的情況下,順利幫助結晶生長,最後一塊大的結晶體,就這樣誕生了。

人造寶石就是要,將地底下它那些晶體,在地底下所形成的那些條件,我們把它模擬出來。其實我們有辦法真正做到,跟地底下的寶石是一樣的情況。

科學家精確地控制顏色、成分、結構,甚至控制缺陷,可以讓生長出來的結晶,接近完美無暇,所利用的是一門相當廣泛的科學知識。

它的溫度場要非常的均勻,那它的流動要非常的明確,這牽扯到熱力學的知識、牽扯到流體力學的知識、固體力學的知識也都需要,化學的知識也很需要。

這樣幾近完美的結晶體,不但可以做成晶瑩剔透的動人寶石,還可以用在雷射、用在光纖通訊上、也可以用在手機裡面、還可以用來做半導體的材料。

半導體材料的話像這一片、這一塊就是矽晶體,矽晶體的話,我們利用這個晶體生長的方法,將它拉出一整根單晶,然後我們再一片片的把它切掉。切成一片片然後再把它拋光完之後,就可以讓半導體產業來用,然後也可以讓太陽能產業來用。

這個人造寶石結晶生長的絕妙功夫,帶來了潛力無窮的商業契機,更寶貴的是,科學家更可以利用,這些物理化學性質,隨溫度壓力而產生的變化,作為探索地球內部的研究基礎。

 2007年東森電視台《科學大解碼》第一期

 
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單晶(1)人造寶石(1)
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