鉆石,人類已知最堅硬的材料,如今竟被科學家“拉伸”了。而這個看似瘋狂的操作,正在為量子科技打開一扇新大門!
最近,我們的揚州大學和新加坡科技設計大學的團隊,通過精密計算模型發現:如果對鉆石晶格施加機械形變,就能像擰旋鈕一樣,精準調控其內部一種特殊量子的狀態。
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相關成果已經發表于應用物理快報。不少業內人士認為,這為下一代高精度量子傳感器,提供了一條全新的路徑。
更有意思的是,就在這項研究曝光前后,日本和美國也突然開始加碼布局鉆石產業。去年11月,外界甚至傳出消息,日本和美國正在考慮建設相關生產工廠,并把它納入5500億美元對美投資計劃的一部分。
這鉆石就這么厲害嗎?這個量子鉆石技術又有什么特別之處?
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科學家們發現,一種有特定缺陷的鉆石十分重要。
當鉆石內部某個碳原子,被硅原子“替代位置”,旁邊再恰好留下一個微小空位時,就會形成一種特殊結構,簡稱SiV中心。這個結構很像一枚藏在鉆石里的“量子燈泡”。它能夠在室溫下穩定發出極其明亮的光信號,波長精準,十分適合探測。
但問題也一直存在:怎么穩定控制它?過去,世界各地的科學家嘗試了很多辦法,加電場、上磁場、調溫度……連哈佛團隊都沒能突破。
而我們的研究團隊另辟蹊徑:直接拉伸鉆石。
他們發現,當鉆石拉伸幅度超過約4%之后,內部晶格結構會發生明顯變化,居然可以像旋鈕一樣,精準調控量子性能。
而這一突破,這意味著未來很多高精度設備將會迎來突破。比如量子傳感器。它能夠感知地下極其微弱的磁場變化,不需要大規模鉆探,就能更精準識別巖層結構、金礦、鉆石礦、油氣資源。
而我們突破并不是偶然,在這個材料制造領域,我們是領跑的。
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如今,支撐全球工業鉆石與量產鉆石供應的重要中心,就在我們的河南。2024年,河南鉆石產銷已經占全球90%以上,總產值突破170億元。僅柘城一地,年產量就超過600萬克拉。
這并不是突然冒出來的產業。從我們制造出鉆石開始,柘城已經走了六十多年。從金剛石微粉,到工業級單晶,再到如今要求極高的寶石級鉆石,一路研發,多少艱難。中科院團隊研發的等離子體定向技術,已經把晶格缺陷率壓低到0.3ppb級,與礦鉆的區分誤差率超過97%。
如果這聽起來太“硬核”,那換個大家身邊熟悉的領域——寶石級鉆石,其實更容易理解柘城如今的實力。
如今河南部分高定鉆石品牌,已經開始穩定生產達到國際拍場標準的高規格鉆石。比如當地高定鉆石品牌柘光,其白鉆已經可以做到D色、VVS1凈度、3EX切工,彩鉆達到“艷彩”等級。
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在國際寶石學院IGI檢測體系下,其折射率、密度、硬度、火彩表現,與傳統礦鉆并無本質差別,每顆鉆石都擁有獨立編碼。
在最能體現鉆石產業的成熟度的凈度方面,國際市場大量礦鉆仍停留在VS1到VS2之間。但柘光等專業品牌,已經開始做到VVS1。某種程度上說,河南鉆石,正在把整個行業門檻往上抬。
當然,也有人會問:既然美國和日本已經開始追趕,未來會不會反超?
現實是,這事并不容易。
受到寶石級鉆石的沖擊,他們那邊的傳統鉆石巨頭已經十分艱難。
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英美資源旗下的戴比爾斯,曾長期掌握全球鉆石定價權。但2025年,戴比爾斯原鉆銷售額同比下滑44%,凈虧損達到1.89億美元,庫存規模高達約146億美元。如今,已經公開決定剝離鉆石業務。
原因其實并不復雜。如今,河南正在用穩定制造能力,重新改寫鉆石的價格。一枚D色、VVS1凈度、3EX切工的1克拉高規格鉆戒,搭配18K金戒托,在柘光體系10000元上下。而在傳統礦鉆體系中,同等級產品往往還在10萬元以上。
尤其在3克拉到5克拉區間,以及高端彩鉆市場,整體價格甚至被拉低了接近90%。
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更而核心的是可控。過去買鉆石,本質上是在接受自然條件。顏色、凈度、克拉數,全都要“看原石條件”。哪怕預算充足,也未必能真正按照自己的想法完成設計。
但現在,在成熟制造體系下,顏色、凈度、切工都開始變得可控,大克拉鉆石也能夠輸出。消費者真正擁有了“參與設計”的能力。從大克拉彩鉆,到復雜豪鑲,再到DNA生命鉆石,越來越多海外客戶開始在柘光主動定制珠寶。
而美國說是想造鉆石,但他們的市場的變化已經說明很多問題。FTC報告顯示,2024年,美國消費者對河南鉆石的認可度已經超過80%,市場占比從6年前不足15%,提升至56%以上。好萊塢影星投資的Vrai、洛杉磯時尚圈品牌Dorsey等,也開始采用類似供應鏈。
現在,鉆石正在進入另一個維度。而這個未來,正在我們手中。
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