科技日报记者 朱虹
近日，哈尔滨工业大学（以下简称“哈工大”）博士生集体婚礼成为社会关注焦点。学校为现场新人赠送的1克拉钻戒，并非市场采购成品，而是由该校航天学院朱嘉琦科研团队，依托自主研发技术在实验室中“培育”而成。“人造钻戒”迅速引发全网热议，钻石究竟如何在实验室里“种”出来？它和天然钻石是否一样？带着社会关切，科技日报记者对话朱嘉琦科研团队，以回应这场“硬核浪漫”。
朱嘉琦介绍，天然钻石形成于地下数百公里的高温高压环境，形成周期长达数亿年。但哈工大“种”钻石的思路不同，他们采用微波等离子体化学气相沉积技术，在实验室中精准复刻并加速钻石生成过程。团队利用大功率微波激发甲烷等含碳气体，形成高活性等离子体，使碳原子在金刚石籽晶表面有序沉积、外延生长，最终形成结构完整、品质纯净的金刚石单晶。
朱嘉琦介绍：“原则上，等离子体场能做多大，我们就有望长出多大面积的高质量金刚石，未来可以做成大尺寸晶圆，这是革命性的变化。”
在十余年的攻关中，团队坚持自主研发，成功实现金刚石生长过程稳定可控、晶体质量大幅提升、生长速率显著加快，将高品质金刚石生长速率提升至每小时近100微米，仅需数天即可培育出1克拉珠宝级单晶。
实验室培育钻石和天然钻石一样吗？
朱嘉琦给出明确答案：“从成分、晶体结构、硬度、折射率、化学稳定性看，二者完全一致，本质都是纯碳的金刚石。肉眼和常规仪器根本分不出来。”
在品质表现上，实验室培育钻石更具优势。天然钻石受地质环境影响，常含有杂质、裂纹、色带等缺陷；而实验室生长全程可控，晶体纯度更高、缺陷更少、品质更稳定，同时无需矿山开采，绿色低碳、环境友好。随着技术成熟普及，我们不仅能在高端装备领域用好金刚石，还将在民生领域实现“钻石自由”。
实验室培育钻石的价值远不止于珠宝领域。目前，团队研发的金刚石材料已在多个领域实现落地应用。在消费电子端，高端笔记本、游戏本等高功率芯片散热难题，可通过金刚石基复合材料高效解决；在半导体领域，金刚石为碳化硅、氮化镓等第三代半导体器件提供高性能散热衬底，突破器件性能瓶颈；在航天与雷达系统中，金刚石凭借优异稳定性与散热能力，保障装备在极端工况下可靠运行。
通过精准调控晶体缺陷，金刚石还可制备成量子光源核心材料，在量子计算、量子通信、量子传感与精密导航等前沿方向发挥关键作用。
一颗钻戒，一份浪漫，更是一次科技自立自强的生动宣言。哈工大用“种钻石”告诉我们：最硬核的浪漫，是把关键技术牢牢掌握在自己手中；最珍贵的钻石，是一代代科研人坚守使命、攻坚克难的初心。
（哈尔滨工业大学供图）
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