當前位置:首頁 » 鑽石礦藏 » 鑽石為什麼可以導電
擴展閱讀
同類產品哪個好用 2025-02-02 09:34:05

鑽石為什麼可以導電

發布時間: 2023-10-10 10:59:31

① 藍色鑽石

天然藍色鑽石十分罕見,屬於 Ⅱb型。天然藍色鑽石不含氮元素,但含極少量的硼元素。硼原子在鑽石的晶體中產生一個受子能帶。受子能帶能夠吸收近紅外輻射和長波的可見光,因而使鑽石呈現藍色。受子能帶與價帶之間的能差很小,價帶電子在熱的作用下即可躍遷到受子能帶,使鑽石導電,所以藍色鑽石是半導體。

輻射所產生的GR1色心也會使不含氮的無色Ⅱa型鑽石產生飽和度較低的藍色。這種GR1致色的藍色鑽石不含硼,它的紅外吸收光譜不具典型的藍色鑽石的吸收峰。

圖3-6 北極光彩色鑽石珍藏中的一顆艷藍色鑽石(Tino Hammid/Courtesy of Aurora Gem Collection)

圖3-6為北極光彩色鑽石珍藏的一顆1.19ct的艷藍色鑽石。藍色鑽石稀有,高飽和度的藍色鑽石更少,飽和度能達到如此之高的藍色鑽石可謂瑰寶。北極光彩色鑽石珍藏中有好幾顆藍色鑽石的飽和度都很高,達到艷的級別。

合成鑽石時加入適量的硼元素即可產生藍色。在合成鑽石過程中,主要是在裝填原料時空氣中的氮分子會殘留其中,所以合成藍色鑽石往往帶有綠色。合成藍色鑽石所呈現的偏綠色調是由離散氮元素對短波可見光吸收所造成的。

在所有鑽石中最具有傳奇和悲劇色彩的是藍色「霍普」(Hope)鑽石(圖3—7)。「霍普」鑽石的原石產自印度,由法國的旅行探險家塔維涅於 1668年帶回法國獻給了路易十四世。原重110.5ct呈不規則形狀的「塔維涅」藍鑽被法國皇家鑽匠重新切割成76.13ct的心形。此後不久法國皇家就不幸連連。在法國大革命期間,這顆藍色鑽石在皇宮被盜,送到英國被切割成現在的45.52ct古典墊型。於1830年,該藍色鑽石被銀行家霍普以約18000英鎊購得,從此被冠以「霍普」之名。後霍普因賭博導致破產,「霍普」鑽石也在1901年被迫出售。後來經珠寶商卡帝亞,「霍普」鑽石轉手到美國報業大亨麥克林。麥克林得到這顆「霍普」鑽石後不幸接連而至,麥克林太太去世後兩年,在1949年「霍普」鑽石由溫斯頓以176920美元購得。1958年,溫斯頓用普通郵件將「霍普」鑽石寄到史密森尼博物院。這顆有過「魔咒」的「霍普」藍色鑽石從此便靜靜地陳列在史密森尼博物院的溫斯頓展廳,供人觀賞。盡管有人把1958年以後美國所有的天災人禍都歸咎於這顆藍色的「霍普」鑽石,且更多的人視它為自然的傑作,欣賞它無與倫比的顏色與魅力。

2007年10月8日一顆6.04ct的藍色鑽石在蘇世比的香港拍賣會上以798萬美元的價格被英國倫敦穆塞耶夫珠寶公司(Moussaieff Jewellers)購得,創造了鑽石的132萬美元/克拉的新記錄。這顆6.04ct藍色鑽石的顏色為彩艷藍色(Fancy Vivid Blue),凈度為內部無瑕(Inter nal Flaw less)。據報道,這顆藍色鑽石可能來自南非的第一礦(Prem ier M ine)。

圖3-7 霍普鑽石

(劉嚴攝影/藏收於史密森尼博物院)

艷藍色,重45.52ct,是世界上最著名的藍色鑽石,也是最具有悲劇傳奇的鑽石

圖3-8 著者收藏的一顆藍色合成鑽石

(劉嚴攝影/劉嚴收藏)

其顏色是由攙雜的硼元素造成的

圖3-9 藍色鑽石及其原石(Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection)

② 鑽石是不是導體石墨呢

成為導體的條件是否存在」載流子」存在空閑的電子科「空穴」,
針對金剛石(鑽石):碳的外圍四個電子都與其他碳原子形成穩定的碳架,沒有在形成的空間內沒有空閑的電子,也就不能導電了。
而石墨,雖然說它也是碳單質但是他的結構不同,他是空間片層結構,每個碳原子都與其他三個碳原子相連(形成六邊形顯蜂窩狀),每個碳原子所空閑出來的電子,劇集在該層的一次,形成"派"(是個符號pai)鍵,即形成了傳輸電的通路。另外由於石墨的片層結構,每層間有較弱的作用力,石墨常用作潤滑劑

③ 寶石的熱學、電學性質

一、熱電效應

物理學中的熱電效應,是指受熱物體中的電子隨著溫度梯度由高溫區向低溫區移動時,產生電流或電荷堆積的一種現象。溫度梯度的變化可使某些寶石晶體產生熱電效應。如電氣石晶體具有明顯的熱電效應,在受熱或冷卻時,沿電氣石晶體兩端產生數量相等、符號相反的電荷,同時具有靜電吸塵現象。這可能是由於受到差異溫度作用時,晶體產生膨脹或收縮、晶格中被熱激發出電荷發生運移所致,如電氣石。

二、靜電效應

靜電並不是靜止不動的電,而是在空間緩慢移動的電荷,或說是一種相對穩定狀態的電荷。其磁場效應比起電場的作用可以忽略不計。由於這種電荷和電場的存在而產生的一切現象稱為靜電現象。一般照明用電是由電磁感應原理產生的,而靜電大部分是因接觸、摩擦、分離而起電的。某些有機化合物,如琥珀、塑料等,當受到皮毛的反復摩擦時,各自產生數量相同、極性相反的電荷,可吸附起較輕的小紙片、羽毛和塑料薄膜等。

三、壓電效應

當某些寶石材料受到外界壓力時,兩面會產生電荷,電荷量與壓力成正比,這種現象稱為壓電效應。寶石材料在機械力作用下產生變形,會引起表面帶電的現象,而且其表面電荷密度與應力成正比,這稱為正壓電效應。反之,在某些材料上施加電場,材料會產生機械變形,而且其應變與電場強度成正比,這稱為逆壓電效應。如果施加的是交變電場,材料將隨著交變電場的頻率作伸縮振動。施加的電場強度越強,振動的幅度越大。正壓電效應和逆壓電效應統稱為壓電效應。壓電效應多屬一種機械能與電能之間的能量轉換現象。

凈度較高的石英單晶受到壓力作用時會產生電荷;相反,當受到電壓作用時,又會產生頻率很高的振動。壓力不同,產生電荷的多少也不一樣;反之,電壓不同,振動頻率也不同。天然單晶水晶和合成單晶水晶均具良好的壓電性能,因而被廣泛應用於無線電和遙控諧振器上。

四、導熱性

物體能傳導熱量的性質叫導熱性。這是因大量分子、原子、離子或自由電子相互撞擊,使熱量由溫度較高一端傳遞到溫度較低一端的緣故。往往導電性強的物質導熱性也強,不導熱的物體稱為熱絕緣體。

不同寶石傳導熱的性能差異甚大,所以導熱性可作為寶石的鑒定特徵之一。導熱性能以熱導率(λ)表示,單位為W/(m·K)。熱導率須在特定實驗環境用特定儀器測定。寶石學一般以相對熱導率表示寶石的相對導熱性能。相對熱導率的確定常以銀或尖晶石的熱導率為基數。鑽石的熱導率比其他寶石高出數十倍至數千倍,如表1-6-1所示,以尖晶石的熱導率為1時,鑽石的相對熱導率是56.9~170.8,金的相對熱導率是31,銀的相對熱導率是44,而剛玉的相對熱導率是2.96,其他多數非金屬寶石的相對熱導率多小於1。因此,使用熱導儀能迅速鑒別鑽石。

表1-6-1 常見寶石和某些材料的相對熱導率(以尖晶石熱導率為基數1)

五、導電性

礦物對電流的傳導能力稱為導電性。礦物的導電性能很早便受到研究和重視。不同種類的寶石礦物,其導電性能不同。與金屬礦物相比,許多非金屬礦物的導電性微弱。寶石礦物中的赤鐵礦、針鐵礦和合成金紅石是較好的導電體。鑽石是電的不良導體,但Ⅱb型淺藍色鑽石晶格中,微量的硼原子取代碳原子,使局部電位失衡,便產生了自由電子,從而造成該型鑽石具有微弱的導電性能,屬半導體。但受輻射作用而改色的淡藍色鑽石,其不良的導電性能並未改變,所以可用導電性能的差別來鑒別天然藍色鑽石和輻射致色的藍色鑽石。

礦物物理學家對礦物的熱學、電學性質早有深入的研究,但其在寶石學中的應用仍相當局限。隨著寶石測試技術的進步,應用熱學、電學性質鑒別天然寶石、處理寶石(尤其是充填和鍍膜處理過的寶石)、合成寶石和人造寶石等具廣闊的前景。

④ 鑽石能導電嗎

絕大部分鑽石是不導電的,金剛石晶體結構極其穩定,沒有自由電子。在自然界的眾多鑽石中,只有一種鑽石是能導電的,它是一種藍色鑽石,其中含硼的雜質,隨機取代了鑽石中的碳,因為硼比碳少一個電子,產生自由電子,所以在這個時候,鑽石呈半導電形態。