科學家在實驗室「養殖」鑽石,大鑽戒越來越不值錢了?
科學家在實驗室「養殖」鑽石,大鑽戒越來越不值錢了?

想像這麼一刻:新垣結衣跟你撒嬌想要一顆大鑽石,你會怎麼辦?

A. 拿錢買去。 B.自己挖去。 C.算了新垣結衣不要了。

你忍心嗎?

聽起來每個都是會肉痛的選項。但如果你是科學家,你還可以擁有 D 選項:像養豬一樣,自己養一把鑽石。

英國卡迪夫大學的一個研究團隊最近稱,只需要幾天時間,他們就能在實驗室「養」出一顆 1 克拉鑽石。而且看上去跟在地球深處躺了幾百萬年的鑽石沒有任何區別。

專案負責人 Oliver Williams 教授稱,他們原本研究如何製作半導體裡的金剛石片,但發現這個過程同樣可以用來培養鑽石。

跟把大象放進冰箱裡一樣簡單,養大一顆鑽石只需4步:

先將一顆小小的鑽石「種子」放入真空環境裡去除雜質。然後科學家會往裡泵入溫度高達攝氏3,000度的甲烷和氫氣,這些高溫氣體會生成高電荷的等離子體。

等離子體迅速分解,會釋放出碳原子。這些碳離子會模仿鑽石的正八面體結構,然後附著在「種子」表面,以每小時0.006毫公分的速度瘋狂生長。

接著再等幾天時間,就可以拿去切割拋光,做成大鑽戒送給新垣結衣了。

Williams 相當自豪地說,「這些來自實驗室的鑽石,比你在自然界見到的任何東西都要純淨。1萬億粒原子裡可能只有1粒含有雜質。」

聽起來稀奇的人造鑽石,其實已經是上個世紀的新聞了。在 1950 年代,科學家就研究出合成鑽石的技術,但在當時去除雜質的技術還很粗糙,造出來的鑽石(也就是金剛石)大多都供工業用。

發展到幾年前,人造鑽石已經投入商業世界,可以擺在櫥窗裡跟開採而來的鑽石一起爭艷,甚至「以假亂真」。一些珠寶商建立了自己的實驗室,但受技術限制,一顆 1 克拉鑽石還是需要 6-10 個禮拜才能養成。

而現在,英國卡迪夫大學的研究將漫長的等待時間縮短到了幾天。

人造鑽石會取代天然鑽石嗎?

關於人造鑽石會不會顛覆鑽石市場的話題,珠寶行業已經討論好一陣子了。

實驗室「養」出來的鑽石跟天然鑽石可以說是一模一樣。它們有著同樣的光澤和硬度,甚至鑽石鑑別專家僅憑肉眼也無法分辨。

因為沒有大費周章挖礦開采的昂貴成本,這些人造鑽石在市場上的售價能比天然鑽石低 20% 到 40% 不等,對囊中羞澀的小情侶來說非常有吸引力。而技術的革新與發展,只會讓這一價格優勢越來越明顯。

除了打「價格牌」,為人造鑽石搖旗吶喊的珠寶商也在強調環保與道德。

2006年由「小李子」李奧納多·狄卡皮歐出演的電影《血鑽石》,將鑽石開採行業的血腥帶到螢幕前。

在非洲一些常年內戰的國家,軍隊會逼迫人們去開採鑽石,再用銷售所得的高額利潤去購買軍火設備。鑽石因此也被稱為「血鑽」或「衝突鑽石」。

李奧納多自己也投資了人造鑽石公司。

鑽石的價值一直被過高吹噓。

如今的鑽石行業巨頭 De Beers 公司,在 1947 年推出了「A Diamond is Forever」(中文譯作「鑽石恆久遠,一顆永留傳」)的行銷活動,將鑽石跟婚姻承諾聯繫在一起。這個美好概念讓鑽石需求暴漲,人人都在追逐這顆破石頭。

雖然知道鑽石的象徵意義是世紀行銷大騙局,也明白人造鑽石給地球帶來的傷害更少,但英國一位珠寶商 Sandeep Babber發現,他的大多數客戶還是會選擇買天然鑽石。

鑽石生產商協會(Diamond Producers Association)的首席執行官也並不認為天然鑽石可以被替代。他表示在人們眼裡,天然鑽石是帶有金錢和情感價值的,而人造鑽石更像是廉價的工業複製品。

但對 Williams 教授來說,這兩顆石頭根本沒有任何區別。

這就是兩堆碳原子而已。

摩根士丹利一份報告稱,截至 2016 年,全球鑽石原石市場的規模達到 140 億美元。其中人造鑽石的市場份額僅有 1%,但預計在 2020 年會上升至 15%。

本文授權轉載自:愛范兒

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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

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賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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