人造金刚石的前奏曲

人类在 5000 年前就认识了金刚石。透明的金刚石经过琢磨，称作钻石，被列为世间珍品。同时，在漫长的时间里，它也一直是个谜——谁都不知道它是由什么东西构成的。

1704 年，英国科学家牛顿指出金刚石有可燃性；1772 年，法国科学家拉瓦锡指出碳与金刚石有某种类似之处；1796 年，英国科学家台南特根据对金刚石燃烧后产生二氧化碳的定量分析，断定金刚石是纯净的碳，并随后了解到金刚石是在高温高压的条件下生成的；1799 年，法国化学家摩尔沃把一颗金刚石转变成为石墨。

这时，很多人在想：难道不可以在高温高压下把平常的石墨转化为高贵的金刚石吗？谁能打通这“点金”的通路呢？

1880 年，英国的一位年轻人霍尼说在骨油和石腊的混合液中加进轻金属

锂，再装入封闭的钢管中加温到炽热。他自称实验 80 多次，多数都几乎以瓦

斯泄漏和爆炸告终。在没有破裂的 3 根钢管中却发现了坚硬、透明的小颗粒，霍尼说这就是金刚石。他当夜就向上报捷，人们在开始时对他的工作给予了很高的评价，但因没有人能按照霍尼的实验重复出他的结果，也就转为冷淡、怀疑，甚至于嘲笑了。

13 年后，法国化学家 A.莫瓦桑（1852～1907）宣告人造金刚石成功，并很快获得了科学界的承认。

莫瓦桑比霍尼有资格，是位大学教授，在无机化学研究的领域内有重大

贡献。他摸索出了大量制取氟的方法，从而得以进一步研究了氟的各种性质；后来又利用自己发明的高温电炉制取了碳化钙和碳化硅，这些成就使他在化学界声威大震。他在此基础上，开始探索人造金刚石。起初是想通过制造氟碳化合物再除去氟的办法得到金刚石。接着，又期待碳能结晶成金刚石，这些都没能成功，只是得到了一些石墨的残留物。后来，他又设想利用高温电炉把掺有碳的铁熔化，然后突然投入冷水中，铁水表面受冷而急剧收缩时会产生强大的压力，使包裹在其中的碳按着金刚石的结构排列就位，再用酸将铁溶解出来，就可能得到金刚石的小结晶体。

这位具有高度科学素养的著名科学家，沿着自己设计的路子走下去了。在 1893 年 2 月 6 日，他把碳铁化合物溶解于酸后得到的是一种淤泥状的物质。在显微镜下观察，看到其中含有微小的闪闪发光的八面体，其中还竟有一颗长度为 0·7 毫米，因为当时在世界上排于前 5 名的一颗钻石被称为“摄政王”，所以人们把莫瓦桑金刚石颗粒中的佼佼者，也誉为“摄政王”。

莫瓦桑兴高采烈地向报界、向科学院报告了这一重大成果。由于他近来在氟化学研究和发明高温电炉方面获得的声誉，科学界也很相信他，所以立即当作一件大喜事轰动起来。人们都真的以为人造金刚石成功了，正在探索人造金刚石的其他科学家也放下了自己的工作。

当评选 1906 年的诺贝尔化学奖时，有人提议莫瓦桑作候选人，是因为他在无机化学领域内取得的成就；另有人提议门捷列夫作获奖人，是因为众所周知的他在化学元素周期律方面的贡献。争论到最后，由瑞典科学院化学分部投票表决。10 名委员中有 5 名同意莫瓦桑，4 名同意门捷列夫，一名弃权。结果是莫瓦桑以并非充分的理由获奖（除人造金刚石外，他的贡献是要肯定的，但还不足以获得诺贝尔奖）。门捷列夫则因第二年逝世而失掉了再被评选的可能。这不能不说是诺贝尔奖历史中的一件憾事。

应该指出，在发奖大会上，瑞典科学院的官方讲话中只表彰了莫瓦桑在氟化学和发明、应用高温电炉方面的贡献，并未提及人造金刚石一事，只是莫瓦桑在演说中强调了自己的这项得意的工作。

莫瓦桑没有使他的人造金刚石进入生产阶段，也没有获得专利，他甚至没有朝这方面努力的兴趣。他的“真正兴趣”是“开辟新天地”，“在广阔的科学领域进行随心所欲的研究”。因此，尽管他的人造金刚石，从未得到过实验重复，但他还是陶醉在胜利的欢乐中，一直到 1907 年闭目辞世而去。

尽管没有人对莫瓦桑的人格表示怀疑，但是人们总是不能像莫瓦桑本人那样满足于人造金刚石的一次实验。不管是从科学出发，还是从实利出发，都还期望在莫瓦桑的基础上前进，并尽快转化为实用的生产技术。不知有多少人多少次地按着莫瓦桑的设计去做重复实验，却又是从来没有人能够重复它。科学家们不得不开始怀疑，并从“证实”开始转向“证伪”了。经过内行人的仔细检查，发现了莫瓦桑实验的破绽。最后从莫瓦桑的遗孀那里了解到，是莫瓦桑生前的实验助手对无休止的反复实验感到无比厌烦，又想讨莫瓦桑的满意，就偷偷把过去实验剩下来的一颗金刚石颗粒混到实验材料中，这样才有“摄政王”的出现。可怜的莫瓦桑，至死也不知道是受了骗，进而又以他的名义骗了世人。

直到本世纪 30 年代，化学家们终于搞清了在一般实验室里是不能炼出

金刚石的。实现石墨向金刚石的转变，至少需要 1 万个大气压；若要使这个

过程不过于缓慢，又至少需要 3 万个大气压。而莫瓦桑实验中用铁水收缩所

能获得的至多有几千个大气压。这样，人造金刚石的关键就在于怎样获得高压。

1946 年诺贝尔奖颁给了美国哈佛大学的 P.W.布里奇曼教授，获奖原因是他“发明了达到极高压力的装置，以及在高压物理领域中所作出的一些重要发现”。在布里奇曼所取得成就的基础上，美国通用电气公司的一个研究小组以石墨为原料，使用催化剂在 1600℃高温和 95000 个大气压下，于 1955 年取得了人类历史上第一次人造金刚石的成功。