【新時代 新氣象 新作為】鄭州大學單崇新教授和團隊聲名遠揚 用新方法合成了1.2克拉的鉆石
單崇新展示他和團隊合成的鉆石
單崇新和團隊合成的鉆石
□大河報記者王悅生文圖
核心提示|最近，鄭州大學物理工程學院教授單崇新格外忙碌。他接到了不少鉆石加工銷售企業的電話，有的是想來“取經”，有的則想與其合作。
吸引這些企業的，是單崇新及其團隊開發出的合成克拉級高品相鉆石的工藝。用這種工藝合成的首飾鉆石，比天然鉆石的價格便宜一半，但凈度、亮度卻一點不輸于天然鉆石。這一創新成果，還引起日本、法國鉆石加工業內人士的關注。
河南是國內人工合成金剛石（鉆石）產量最大的省份，我國第一顆人造金剛石就是在河南誕生的。人工合成鉆石是怎么煉成的？單崇新及其團隊的這項成果，會對河南乃至全國的鉆石市場產生怎樣的影響？
鉆研
用新方法合成了1.2克拉的鉆石
2014年底，單崇新從工作、學習了十余年的長春市回到了家鄉河南。
當時，鄭州大學向他拋出了“橄欖枝”。作為學校引進的人才，鄭州大學校長劉炯天問他有什么要求，他沒有要求個人薪資待遇，也沒有要求職務職級，只是希望“有個能干活的地方和環境”。他對學校的承諾是第一年建成實驗室，第二年出成果。為方便他做研究，劉炯天校長多次到物理工程學院為他協調實驗場地。
單崇新也快速確定了研究方向。“河南是人工合成金剛石的大省，與我的研究領域很相近，正好可以把我的科研經歷與河南的產業優勢結合起來。”于是，2015年他從零起開始了實驗室的建設工作。
只用了一年時間，他和團隊的科研成果就引起了行業內的關注：采用化學氣相沉積工藝合成出了1.2克拉的高品相鉆石，顏色、凈度均是上乘，用普通儀器都很難分辨這種鉆石與天然鉆石的區別。近日，在其實驗室內，記者見到了單教授帶領同事們合成的鉆石，在燈光的照射下，熒光閃閃，干凈透亮，異常奪目。
單崇新說，為了合成這種克拉級的高品相鉆石，他和團隊人員沒少吃苦。從實驗設備選購，到實驗場地裝修，從外圍條件保障，到工藝參數探索。經過一年多的奮戰，將原來空蕩蕩的房間建成了先進的實驗室，完成了實驗設備的詢價、招標、采購、審計、驗收等程序，并開始科學研究，團隊成員度過了無數個無眠無休的日日夜夜。
功夫不負有心人，當看到實驗室合成的高品相鉆石樣品時，大家終于舒了一口氣，感覺所有的付出都值得了。
經歷
31歲成為博導，38歲當選中原學者
在學生和同事眼中，單崇新絕對是一個勵志典型。他的老家在河南農村，祖祖輩輩以務農為生。小時候，他就深刻感受到，讀書才能擺脫貧窮。
1995年，他以全縣第二名的成績考入武漢大學，他也是家族走出來的第一個大學生。但是，考上大學并未讓他感到輕松，反而多了幾分對未來未知生活的忐忑。1999年大學畢業后，他考上了中科院長春光學精密機械與物理研究所的研究生，并開始了碩博連讀。博士畢業后，他又在朋友的介紹下到香港中文大學物理所做博士后，主要從事半導體納米結構的研究工作。
科研生活需要坐得住冷板凳。在香港中文大學期間，他每天早上9點前就來到實驗室，一直到晚上10點才回去休息。在不到兩年的時間內，他發表了10多篇影響因子大于3.0的學術論文。隨后，他又拿到了英國諾丁漢大學的offer，在英國開始了科研生涯。
2008年，單崇新從英國回到國內，經過數輪緊張的答辯，進入中科院的“百人計劃”，也是在那一年，他獲得了正高職稱，并成為博導，那一年他才31歲。
2014年底，他回到河南工作。2015年，獲評“中原學者”，那一年他38歲，這也是我省設立“中原學者”以來最年輕的當選者。另外，單教授近年來還獲得了國家杰出青年基金、萬人計劃青年拔尖人才、百千萬人才工程、中科院百人計劃等榮譽。這一系列成績的取得，源于他十多年如一日的專注付出，也源于團隊成員的艱辛努力。
現狀
開采天然鉆石，對自然環境破壞很大
很多人都知道，鉆石在天然礦物中的硬度最高，可以用于玻璃切割、磨具切割、石油鉆井的鉆頭，由于其導熱率高、透光度強，也可望用于電腦芯片、激光制導等領域。
但是，天然鉆石是經過成千上萬年形成的，獲取1克拉的天然鉆石，需要挖采250噸的礦石。所以，提煉天然鉆石，對于自然環境的破壞很大，好似在地球表面挖出很多“傷疤”。于是，就有人提出用人工方法合成鉆石。但人類研究了100多年，才破解了人工合成鉆石的方法。
上世紀50年代，美國率先在全世界人工合成鉆石。1968年，中國也第一次成功用人工方式合成了鉆石。據了解，中國人工合成鉆石的產量占了世界的60%至70%，而河南人工合成鉆石的產量，又占了中國的80%。
就技術而言，目前人工合成單晶鉆石的方法主要有兩種，一種是“高溫高壓法”，一種是“化學氣相沉積法”。其中，第一種方法的應用最廣泛，占了市場的主流。但是，“高溫高壓法”合成鉆石的過程中，需要添加催化劑，這樣一來，鉆石的純度就打了折扣，很多用“高溫高壓法”合成的鉆石，雜質太多，這些鉆石大多只能用于工業用途。
而用“化學氣相沉積法”合成鉆石，不需要添加催化劑，從而保證了鉆石的純度、顏色、凈度，這種方法合成出來的鉆石，可以用于首飾、電力電子器件等領域。“就鉆石首飾而言，這種方法合成的鉆石，與天然鉆石的品相幾乎沒有差別，但是價格卻比天然鉆石要低得多。”單崇新介紹說。據記者了解，這種高品相的鉆石，在鉆石首飾市場上的價格，大概比同品相的鉆石價格低一半。
影響
這項成果，未來有廣闊的應用前景
單崇新團隊的成員盧英杰博士介紹，人工合成的鉆石，是在實驗室內進行的，不污染環境，尤其是用“化學氣相沉積”的新方法合成的鉆石，品質高、售價低，將來會對鉆石生產、加工、銷售的上下游產業產生很大影響。
對很多人來說，鉆石是高價錢的奢侈品，但盧英杰說，對他和團隊來說，這些鉆石就是科研樣品。由于合成的鉆石品質高、尺寸大、性能好，有望在電力電子器件、大功率激光、輻射探測、保密通訊等高科技領域得到廣泛應用。
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只用了一年時間，他和團隊的科研成果就引起了行業內的關注：采用化學氣相沉積工藝合成出了1.2克拉的高品相鉆石，顏色、凈度均是上乘，用普通儀器都很難分辨這種鉆石與天然鉆石的區別。近日，在其實驗室內，記者見到了單教授帶領同事們合成的鉆石，在燈光的照射下，熒光閃閃，干凈透亮，異常奪目。
單崇新說，為了合成這種克拉級的高品相鉆石，他和團隊人員沒少吃苦。從實驗設備選購，到實驗場地裝修，從外圍條件保障，到工藝參數探索。經過一年多的奮戰，將原來空蕩蕩的房間建成了先進的實驗室，完成了實驗設備的詢價、招標、采購、審計、驗收等程序，并開始科學研究，團隊成員度過了無數個無眠無休的日日夜夜。
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