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為什麽貝多芬的頭發能制成璀璨的藍鉆

金剛石被人們看作寶石的“鉆石”,其基本成分不過是碳而已。有機物含有的碳在地下數百公裏的地幔中,受到長期的熱擠壓,就會變成金剛石。2007年,媒體爆出壹則吸人眼球的消息:德國作曲家貝多芬的頭發被制成壹顆璀璨的藍鉆,這是第壹顆用名人或者歷史人物身上的碳制出的鉆石。數百年前,人們喜歡剪下幾縷頭發,放在盒子裏作為永久保存。美國康涅狄格檔案大學校長因為收藏最有價值的名人物品和歷史人物毛發最多而被載入《吉尼斯世界紀錄大全》,其收藏的人物毛發中也有貝多芬的。

2007年他決定將這位著名作曲家的頭發贈給英國“生命珍寶”公司進行慈善拍賣。經鑒別後,該公司的專家們在無氧的情況下將頭發進行焚燒,從10根頭發中得到130毫克炭,然後分成3份,讓每份炭在3000攝氏度的高溫,約7萬大氣壓力下放置2周,就可使其轉化成鉆石。最後,所得這些鉆石被切割成圓形,打磨後通過了鑒定;壹顆鉆石被送回檔案大學收藏,另壹顆鉆石被放在生命珍寶公司的檔案館展出,第三顆鉆石在 “eBay(電子港灣)”網上進行慈善拍賣,接受世界各地買主的競標。據稱該鉆石有望以50萬英鎊售出,並決定將銷售所得直接捐給為重病或者患病晚期兒童實現願望的“夢想成真”慈善組織,使這顆歷史人物的鉆石有機會幫助很多需要救助的孩童。

其實,早在2004年就已出現由動物骨灰中的碳做成的鉆石,並已流行於法國、德國和西班牙等國,深受壹些動物生前主人的喜愛。2007年初,瑞士“Algordanza(回憶與紀念)”公司又推出將人體骨灰制作成鉆石的服務,人類屍體火化後的骨灰重量壹般為2500克至3000克,大約500克骨灰就足以制成壹顆鉆石。這些人造鉆石依據大小和切工的不同,售價在3750歐元至1.5萬歐元不等。 已有不少死者家屬訂制了這種骨灰鉆石。他們希望將已故的父親、母親或是配偶的骨灰變成鉆石後永遠珍藏起來,作為壹個神秘而有意義的永恒紀念物。

如研炭翁說碳(七)碳在地球上的輪回轉世中提到的,人和其他動物壹樣,每天通過食物輸入新的含碳有機物,以提供維持生存的能量,同時又通過呼出CO2及排泄出殘余含碳廢物,進行體內各類細胞中碳原子的不斷代謝更新。人在百年之後,整個軀體中含有的碳物質將飛灰煙滅,在細菌及氧的作用下完全分解成CO2,如果這些CO2與日常呼出的CO2被植物吸收就又有可能再次輪回到下壹代的人體中,人可以轉世輪回的是身體中的碳。相對於人體其它部位的器官來說,人在生活的壹輩子中,碳原子在頭發及骨骼中停留的時間可能會更長壹些,將其中的碳原子變成可以永久保存的鉆石,盡管更多的是炒作,但對某些特殊人群來說,不能不說也有壹定的紀念價值。

人發和骨灰要變成鉆石,首先需將其中有機物內的碳元素分離出來,人發可如制炭纖維那樣經固相炭化形成炭。但人體骨灰的成分中卻有85%是鉀和鈣,因此在制作鉆石的過程中,首先要把其中碳成分與鉀和鈣分離。然後,和人發所形成的炭壹樣,使提取出來炭在高溫高壓下結晶成碳的同素異形體石墨。最後,再對石墨施以更高的溫度和壓強,使之結晶成鉆石。整個制作過程大約用時6至8周;相比之下,天然鉆石的形成卻需要上千年。鉆石形成後,還需打磨和雕琢並將其鑲嵌在戒指或項鏈上。根據骨灰鉆石的大小,據稱制作費用在4400美元至1.67萬美元不等。

以前我們曾提到,任何有機物都可以通過氣相、液相或固相炭化形成炭。盡管有時炭中還含有極少量的其它元素,但基本上也可以看作是單質碳,它們有時也被稱為無定形碳、非晶質碳或過渡態碳,即未形成石墨結構或金剛石等晶態結構的單質碳。如研炭翁說碳(九)碳有多少同素異形體?壹文中談到的,單質碳有著無窮無盡的同素異性(形)體,它們有完全不同的形態和廻異的物化性質。但是任何壹種單質碳都可以如同孫悟空的“七十二變”那樣,能變來變去。當然,這種變化不是其本身的能力,而是由人們意誌所創造的條件。圖4是有機物轉化成碳及各種單質碳的同素異性(形)體轉化的簡單示意圖。

通過加熱及高溫再結晶等方法可以將炭轉化為石墨,石墨在高溫高壓下又可以轉化為金剛石。如果石墨在電弧放電作用下使之形成單個或含眾多的碳原子的碳簇,並使之重新生長,則在不同的生長條件下又可以形成富勒烯,納米碳管以及原子晶體單層石墨烯等。當然還可將分子晶體石墨進行簡單的機械剝離或化學剝離方法,形成單層或層數較少的石墨烯。石墨是天然形成的、含較純碳的礦物,其儲量遠比金剛石大得多,當然人們就會想到用這些廉價物品來制作價格昂貴的其它碳的同素異性體,如金剛石等,而不是反過來將昂貴的金剛石轉化為石墨。金剛石轉化為炭的過程極為簡單,只要將其隔絕空氣加熱,便會形成壹堆粉末炭,在空氣中燃燒就會變成二氧化碳。因此,我們在佩戴價值連城的金剛石時就要避免受熱,受強光照射以及火的侵襲。

金剛石、富勒烯、納米碳管以及石墨烯等正在電子、電池、復合材料等廣闊領域開拓不同的應用途徑,這些碳質材料的制造,除通過含碳有機物的轉化外,由廉價的炭和石墨來轉化也將是壹個重要的途徑。

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