人造翡翠和人造金刚石

人造翡翠已经进入人工合成宝石（如蓝宝石、红宝石、纯绿宝石、蛋白石、绿松石、天青石和金刚石）的行列。虽然其他实验室只能合成砂粒大小的翡翠，而通用电机公司研究与发展中心的无机化学家 Robert C.Devries 和高压研究专家 James F.Fleischer 却制造成功长 1.27cm、厚 0.64cm 的白色样品。他们将钠、铝、硅三种金属氧化物粉末混合后在炉中加热到约 1480℃，然后取出熔化的液体并使之冷却为一种玻璃状固体。固体粉碎后重新放入金刚石制的拇指大小的炉子内于 30.4×102MPa 的压力下，以同样的温度加热即可。他们用这种方法，混合时加入少量天然矿物则可得到其他颜色的样品，例如，加铬后呈绿色，铬量过大呈黑色，加锰则呈淡紫色。

虽然人造金刚石自 1950 年就得到了广泛应用，但金钢石薄膜所具有的硬度、化学惰性和导热性至今仍令科学家们迷惑不解。宾夕法尼亚州立大学的 Russell Messier 等申请了用沉积技术制备金刚石薄膜的专利，他们将甲烷和氢气一起通入微波辐射的等离子体区，使其分别分解为碳原子和氢原子，然后碳原子沉积在具有金刚石四面体结构的硅基质上。电子衍射实验已证明该方法合成的是金刚石，而不是类金刚石。通入 H2 的作用，可能是保护先形成的金刚石四面体的纵向键方向表面不受污染，以等待下一个碳原子的到来。活泼的有机小分子（如 C2H6、C2H5OH 等）用同样的方法也制备出了金刚石，所得的金刚石小晶体已用于高速旋转的轴承上。

东京技术学院的教授 Akira B.Sawaoka 和他在新墨西哥开采技术学院爆炸技术研究中心的助手 Socorro，N.M.发明了一种制造人造金刚石的新技术，合成材料的硬度为天然金刚石的 85％，从而创造了一项新的纪录。他们把金刚石粉末放入一个不锈钢的小器皿，用一个上面装有爆炸装置的铁板紧靠小器皿。爆炸产生的大约 1×108kPa 的震动波将金刚石粉末压缩为一种多晶固体。

得克萨斯州休斯顿大学的物理化学家 J.WayneRabalais 用低能正碳离子（C+）束沉积出了具有金刚石结构的纯碳膜，这种碳膜以化学键的形式结合在基质（单晶镍或硅；多晶钨、钽或金）表面上。当质量选择性的 C+束以 20—200eV 的能量撞击干净的基质表面时，第一个碳原子层以碳化物形式键合于表面。连续沉积几个碳层以后即可得到具有类金刚石结构的膜，其生长机理还不清楚。如此强粘附的纯碳膜有重要的应用意义，尤其是作为绝缘体和半导体的涂层。