近日，哈爾濱工業大學舉辦博士生集體婚禮引發關注。此次集體婚禮，該校特地為新人們准備了由1克拉“真心”鑽石制作成的鑽戒。

這1克拉鑽戒，並非市場採購成品，而是由該校航天學院朱嘉琦科研團隊，依托自主研發技術在實驗室“種”出來的。“高深的科研成果並不高深，我們希望把科技進步的喜悅與大家分享，更希望讓科研成果走出論文、走出實驗室，真正服務國家、造福社會。”朱嘉琦說。

數天完成億年生長歷程

天然鑽石形成於地下數百公裡的高溫高壓環境，形成周期長達數億年。但哈爾濱工業大學“種”鑽石的思路不同，他們採用微波等離子體化學氣相沉積技術，在實驗室中精准復刻並加速鑽石生成過程。團隊利用大功率微波激發甲烷等含碳氣體，形成高活性等離子體，使碳原子在金剛石籽晶表面有序沉積、外延生長，最終形成結構完整、品質純淨的金剛石單晶。

“這種方法和傳統高溫高壓完全不同。”朱嘉琦介紹，“原則上，等離子體場能做多大，我們就有望長出多大面積的高質量金剛石，未來可以做成大尺寸晶圓，這是革命性的變化。”

在十余年攻關過程中，團隊堅持自主研發，成功實現金剛石生長過程穩定可控、晶體質量大幅提升、生長速率顯著加快。通過能量聚集與耦合調控等關鍵工藝，團隊將高品質金剛石生長速率提升至每小時近100微米，僅需數天即可培育出1克拉珠寶級單晶。

實驗室培育鑽石和天然鑽石一樣嗎？朱嘉琦給出明確答案：“從成分、晶體結構、硬度、折射率、化學穩定性看，二者完全一致，本質都是純碳的金剛石。肉眼和常規儀器根本分不出來。”

在品質表現上，實驗室培育鑽石更具優勢。天然鑽石受地質環境影響，常含有雜質、裂紋、色帶等缺陷﹔而實驗室生長全程可控，晶體純度更高、缺陷更少、品質更穩定，同時無需礦山開採，並且對環境友好。朱嘉琦表示，培育鑽石不是“仿鑽”，不是“替代品”，而是成分、結構、性能完全相同的金剛石，在珠寶佩戴、高端科研、工業應用等場景中均可放心使用。

“隨著技術成熟普及，我們不僅能在高端裝備領域用好金剛石，更能在民生領域實現‘鑽石自由’。”朱嘉琦坦言。

金剛石應用空間廣闊

實驗室培育鑽石的價值遠不止於珠寶領域。“大家看到的是鑽戒，我們看到的是散熱、傳感、量子、半導體。”朱嘉琦說，金剛石具備超高熱導率、超硬耐磨、光學性能優異、量子缺陷可控等一系列極限特性，是支撐高端裝備、半導體、量子信息等領域的關鍵戰略材料。

目前，團隊研發的金剛石材料已在多個領域實現落地應用。在消費電子端，高端筆記本、游戲本等高功率芯片散熱難題，可通過金剛石基復合材料高效解決﹔在半導體領域，金剛石為碳化硅、氮化鎵等第三代半導體器件提供高性能散熱襯底，突破器件性能瓶頸﹔在航天與雷達系統中，金剛石憑借優異的穩定性與散熱能力，保障裝備在極端工況下可靠運行。

通過精准調控晶體缺陷，金剛石還可制備成量子光源核心材料，在量子計算、量子通信、量子傳感與精密導航等前沿方向發揮關鍵作用。朱嘉琦表示，控制金剛石缺陷形成彩鑽，並非隻為裝飾用途，更高價值在於實現量子級應用，支撐下一代信息技術發展。

一枚鑽戒，一份浪漫，更是一次科技自立自強的生動宣言。哈爾濱工業大學用“種鑽石”告訴我們：最硬核的浪漫，是把關鍵核心技術牢牢掌握在自己手中﹔最珍貴的鑽石，是一代代科研人堅守使命、攻堅克難的初心。（記者 朱虹）