牛糞可以變鑽石，豬糞呢？

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毛河光 讓牛糞變鑽石 珠寶界震驚

地球物理學博士 毛河光 和 赫姆利 博士，利用高壓讓「鑽石快速長大」的專利方法實驗，五月間在日本及美國公開發表了一顆十克拉的鑽石，震驚學術界和珠寶界。

顛覆對鑽石價值觀
過去號稱要百萬年才能結晶的昂貴鑽石，總是伴隨著美麗浪漫的傳說，彩鑽甚至被形容為與彩虹相伴的星星墜入凡塵。不過 毛河光 卻有點殺風景的說：「牛糞就可以做鑽石。」顛覆了一般人對鑽石的價值觀。

毛河光 預言：「廿一世紀是鑽石的年代！廿世紀最重要的發明是電腦，廿一世紀最重要的發明是會長大的鑽石！有一天，價廉物美的鑽石會取代矽在半導體的角色，矽谷會變成鑽石谷，將使人類科技進入另一世界。」

無色透明 技術大躍進
猶如古代點石成金的術士般帶動風潮，當三年前他們公開發表CVD鑽石的研究申請專利後，全世界有百家實驗室一窩蜂投入這種CVD（Chemical Vapor Deposition化學氣象沈澱）鑽石研發，但因無法突破鑽石生長的速度，後來紛紛退出，毛河光 等人則是耗費百萬美元不斷實驗，終於發現了鑽石迅速長大的秘方。

今年五月他們先在日本舉辦的第十屆國際新鑽石科技會議發表了一顆十克拉、透明無色的CVD鑽石，接著以"Very Large Diamonds Produced Very Fast"「大鑽石量產快」的標題，在美國的實用鑽石會議上發表，媒體立刻大幅報導，因為過去研究以CVD方法長出來的鑽石，普遍帶棕、黃色，無法做高級珠寶，且做三克拉都很難，但他們卻大突破做到十克拉無色的透明鑽石，等於是CVD鑽石的大躍進。

九月間他來自台灣的學生 顏志學 博士將一顆二克拉的鑽石，在華盛頓拿給一位具有GIA美國寶石學院珠寶鑑定資格的專家鑑定，那名專家研究了半天，好奇地問他鑽石是從哪兒來的，因為那帶有稀有的粉紅閃光，而切割的方式也很特別，專家語帶保守的估計「應該要廿萬美金吧！」

鑑定專家 張口結舌
顏志學 得意的告訴他這是顆CVD鑽石，讓跌破眼鏡的專家張口結舌，忙追問他們大概成本多少，他隨口回答：「大概五千美元吧！」那位專家難掩內心的激動，原本拿著鑷子鉗著鑽石觀察，當下手劇烈的顫抖到握不住鑷子。

其實這顆鑽石直接的成本甚至不到五千美元，除了以一塊成色不錯、厚度五毫米的天然鑽裸石為母石外，他們利用高純度甲烷（可由 牛糞 或 垃圾等物，產生的沼氣）、加上氫、氮等氣體輔助，在微波爐中以高壓方式，讓甲烷中與鑽石一樣的碳分子不斷累積到鑽石原石上，鑽石就一層層增生，長高長厚了。

這顆兩克拉的粉紅鑽是經過一周「長」出來的，他們用實驗室的雷射光切割後，再花了一百美元，請師傅用基本的Brilliant cut，車成一顆上圓下尖的基本款鑽石。

這顆「長大」的鑽石，品質與天然鑽石幾無二致，肉眼難辨，震驚了珠寶業界。全球知名的寶石分級、鑑定機構GIA對此大感興趣，其研究部門的工程師一再連絡他們，希望了解這種鑽石的特性及鑑定方法。

連收藏最著名的溫斯頓藍鑽「希望之鑽」的 華盛頓史密森協會，其礦物部門主管波斯特聞訊也好奇，特別跑到他們的實驗室演講。

大廠洽商投資量產
目前已有多個國際知名的鑽石大廠正在和他們洽商如何投資量產，一旦投資量產，將全面改變大家對鑽石的價值觀，並衝擊整個鑽石市場。

但毛河光 卻說：「珠寶其實是鑽石最沒有價值的部分，它只是虛華的裝飾品，鑽石的價格都是人為炒作的，在我看來鑽石價格不該那麼貴，鑽石大量生產後，可以更平價，有更多元的功能，鑽石除了硬度最高，還是很好的導熱及切割、研磨的工具，未來可以在醫療上及電子元件上有很大的用途。」

他強調鑽石比矽好一千倍，未來可以取代矽在半導體裡的角色。「到時候矽就會成為恐龍（歷史名詞）了」。

雖然國內半導體公司的工程師目前對於這樣的說法，還覺得「不可思議，怎麼可能用昂貴的鑽石來取代矽？」但鑽石大量生產後變得平價，未來誰說不可能呢？科學的演進不就因為很多偉大的夢想嗎！

中研院士 毛河光 榮獲巴仁獎
中研院院士 毛河光 最近連獲國際三項大獎。他說廿一世紀是鑽石的年代，鑽石具有硬度最高、耐高溫也耐低溫、導熱散熱佳、是很好的絕緣體等優點，比矽好一千倍，未來可以取代矽。

中央研究院院士 毛河光 和研究夥伴 赫姆利，最近以建立「探測物質在超高壓力下性質變化」的研究方法，並分析出物質在不同的高壓下相變及電性、磁性的變化，榮獲 巴仁獎（Balzan Prize），並獲頒一百萬瑞士法郎獎金（約合新台幣兩千六百廿四萬元）。

巴仁獎 是由義大利記者 巴仁 的家族設立，每年由廿位歐洲的科學家和學者負責評選、頒獎，先前的得獎者包括：諾貝爾基金會、已故 教宗約翰十三世、德蕾莎修女、台灣中央研究院生物組院士 李文雄。

毛河光還因在礦物科學方面的成就，同時獲得瑞典皇家科學院愛明諾夫獎（Gregori Aminoff Prize）和美國礦物學會羅勃林獎（Roebling Medal）兩項國際大獎，他也是這兩項大獎的第一個得獎華人。

毛河光 目前是美國 卡內基 研究院地球物理實驗室的負責人，為了解各種物質在不同高壓下，會有何變化，他使用硬度最高的鑽石，做成針尖只有零點幾毫米的壓砧（因接觸面積愈小，壓力愈大，例如高跟鞋跟踩人，比皮鞋鞋跟踩人還痛），壓在受測物質上，並施加超過一噸的力量，再以X光、雷射、中子束等各種方式，觀察受測物質的變化。

毛河光 已可做到三百萬大氣壓的壓力（地表為一大氣壓，一百公尺深的海底為十一大氣壓），相當於地下五千公里深的壓力，他發現各種物質（包括氣體）在這種壓力下都可被壓成固體；連不能導電的非金屬硫也能變成金屬，再加壓會成為無電阻的超導體。

毛河光 究團隊還研究出製造鑽石的方法，他說鑽石是碳元素在地底超高壓下形成，可利用高壓方式，讓高純度甲烷中與鑽石一樣的碳分子累積到原鑽石上，讓鑽石長大，他認為這些人工鑽石未來可能取代半導體產業中的矽，做出更小、更快、更省電、更耐熱的晶片，把電腦主機縮小幾百倍。

毛河光 最近更跨入能源及生命科學領域研究，像氫氣燃燒會變成水，是完全無汙染燃料，但氫氣要變成液體，須在攝氏零下兩百五十三度，難攜帶，毛河光 研究發現，在兩千大氣壓下，水和氫氣可結合為「水化物」，若加入一些特殊物質，可將這種水化物分解溫度提高到攝氏五度，往後只要用冰箱就可攜帶，對能源短缺危機，將是一大福音。

會「長大」的鑽石 GIA：可以鑑定
目前全世界鑽石分級鑑定都採行美國寶石學院GIA的4C方法，如果會「長大」的CVD鑽石與天然鑽石品質難分軒輊、真假莫辨，勢必會造成全球交易數以億計的珠寶市場與GIA鑑定的衝擊。

GIA副總裁 湯姆•摩西 受訪時指出：「GIA近年來一直在注意CVD鑽石的發展，科技一直在進步，但每種鑽石在形成時都有其記號signature、光譜，我相信只要我們對這種鑽石更了解，我們百分百可以鑑定。」

對於 毛河光 提到GIA的鑑定人員也鑑定不出他們的CVD鑽石並非天然鑽，摩西 說：「這不足為奇，由GIA每年畢業取得鑑定資格的人就數以千計，但全世界沒有幾個人見過這種非常稀有的鑽石。GIA的研究機構至今尚未正式看到毛博士的CVD鑽石，但我了解 毛 和 赫姆利 都是科學家，研究此主要目的在於科學應用，並非著眼於珠寶市場，且要到量產規模也要段時間，我相信假以時日，藉由儀器幫助，我們對這種會「長大」的鑽石更有了解，我保證絕對可以鑑定。」

CVD鑽石早有人開始研究，但都無法量產，GIA早於三年前就已開始追蹤 卡內基 的發展，並展開密切連繫，今年五月 毛河光 等人在日本和 芝加哥 發表十克拉的CVD鑽石，GIA的華裔研究員 王五一 說：「這是我們至今看到最大的CVD鑽石，毛博士 並說他們有可以製造三百克拉的技術與能力，所以不只是我們感興趣，別的鑑定公司及廠商也很感興趣，我們正在努力，希望能取得他們的樣品研究，以建立資料庫及正確的鑑定方法。」

GIA曾經研究過美國 APPOLO實驗室 製造的CVD鑽石，最大的是一點三六克拉，此外 巴黎大學 發表最大的CVD鑽石為一點四六克拉，他們的速度與質量顯然無法與 卡內基 的實驗室相比。

據了解，執全世界鑽石交易市場牛耳的 DeBeer 對CVD鑽石也有研發，但並未對外公布，主要目的是要知己知彼，也可見珠寶界對CVD鑽石高度興趣。

人工鑽將取代矽晶片 電腦體積會變得更小
台大材料工程系教授 李源弘 指出，相較於矽晶片，鑽石是比原子更小、更富變化的半導體，一旦可以快速、大量製造大顆粒的鑽石，切成薄片取代矽晶片，將來是可能帶動產業革命，電腦體積會變得更小。

李源弘 說，傳統的人造CVD鑽石，顆粒太小，呈粉末狀，無法再切割，但是中研院院士 毛河光 改良方法，可以製出十克拉以上的鑽石，就很有價值，因為鑽石是由較小的碳原子組成，更富彈性及變化，是很好的半導體材料。

李源弘 指出，材料科學界早就在談論，鑽石有朝一日可能取代矽晶片，只要工業上能快速、大量製造可以切割成薄片的鑽石，降低成本，價廉物美的鑽石的確可能取代矽在半導體的角色，使人類科技邁入新的里程碑。


資訊來源 - 記者 胡幼鳳 / 台北報導 2005/10/30/ 聯合報


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poki

終於有人用點心在材料科學了!!不是用買的!!