人造金刚石低压合成的非平衡定态相图研究

人造金刚石能实现低压稳定的生长,同时可出现石墨的消蚀,对此无法用经典热力学来加以解释.用非平衡热力学耦合理论,可以对人造金刚石的低压合成作出明确的回答.对恒温恒压反应过程,用Gibbs自由能,(G)的变化来判断反应方向.(1)C(石墨)=C(金刚石);低压下,△G_1>0;反应自发地向左方.(2)H~*=1/2H_2,△G2<<0;反应强烈趋向于右方.反应(1)与(2)发生热力学耦合时,(3)=(1)+χ(2),C(石墨)+χH~*=χ/2 H_2+C(金刚石),只要耦合参数χ不是很小,△G_3=△G_1+χ△G_2<0;反应将趋向于右方.所以,有足够超平衡浓度     

国外人造金刚石研究近况

1954年美国通用电气公司宣布人造金刚石研制成功,1956年投入生产。此后,人造金刚右成为一个重要的产业,其单晶、多晶、复合材料产品广泛地应用于各个领域,用量远远超过天然金刚石,并且还在不断增加。与此同时,人造金刚石的研究工作也在继续地进行和深化。本文就近年来人造金刚石研究工作中的一些新情况作一简要介绍。一、戴比尔斯金刚石研究室单晶生长一鸣惊人1970年美国通用电气公司宣布用晶种法(温梯法)生长出了宝石级人造金刚石,其重量达1克拉,最大尺寸5～6毫米。此后,没见有突破的报导。据说是     

金属包膜的结构与铁基触媒合成金刚石的生长

利用透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）研究了金属包膜的微观结构和表面形貌。结果：表明，石墨在包膜内完成了结构的转变，但不是金刚石结构；在靠近金刚石的内层包膜内发现γ-（Fe,Ni）的（11^-1^-）晶面与Fe3C的（100）晶面平行；包膜表面有锯齿状的AFM形貌，这与所对应的金刚石表面形貌相吻合。结合上述的平行关系和锯齿状形貌分析认为，Fe3C可能在金刚石生长过程中是一过渡相，γ-(Fe,Ni)吸引层状碳原子集团从Fe3C中脱溶，然后堆积在金刚石上。     

用碳化硅合成的金刚石的阴极荧光

作为一种宽禁带半导体,金刚石被期待在紫外发光二极管或激光器方面得以应用.但金刚石晶体中的杂质和空位对它的光学特性有很大的影响.因此,对金刚石中杂质与光学特性关系的研究,以及对杂质控制的研究都具有重要意义.对金刚石中杂质引起的光心曾有过大量报道.但过去只了解氮、硼、镍3种杂质与光心有关.最近,又证实了一种与硅有关的光心.Vavilov等首先报道了用CVD(化学气相沉积法)制备的多晶金刚石的阴极荧光谱具     

从碳化铬和镍锰钴合金体系合成金刚石

为了弄清不同碳化犄高温高压下与金属触媒相互作用的规律以及形成金刚石的机理,探索合成特殊性能金刚石的新方法,有必要对各种碳化物加金属触媒在高压下的行为进行调查。报道了重量比为１：６的Ｃｒ３Ｃ２粉末和Ｎｉ７０Ｍｎ２５Ｃｏ５合金组成的体系,经６．０ＧＰａ的高压力和１５００℃的高温处理２０,３０和６０ｍｉｎ后,Ｘ射线衍射分析表明：样品中的Ｃｒ３Ｃ２发生了部分分解,生成了Ｃｒ７Ｃ３,Ｃｒ和金刚石,样品中没有     

由C60合成无定形金刚石

由Ｃ_（６０）合成无定形金刚石平井寿子等著齐衡择无定形金刚石是否存在无定形是物质存在的一种正稳定状态，由于长程有序缺少结构的规则性、则无定形的结构状态允许有较大的应变性。并且由于势能高其反应性能也较大，因而将此状态凝固是可能的，亦有可能合成出的新物质?..     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

走向人造生命的努力

2010年5月20日美国《科学》杂志报道,两位美国生物学家文特尔（Craig Venter）和史密斯（Hamilton Smith）成功制造出首例由人工合成基因组所控制的单细胞生物体——地球上本不存在的蕈状支原体（Mycoplasma mycoides）新种株,呢称“辛西娅”（Synthia）。     

大尺寸单晶金刚石同质连接技术

介绍了制备人造单晶金刚石的技术途径及发展现状,重点讨论并对比了几种化学气相沉积法(CVD)金刚石制备技术的优缺点,详细阐述了基于微波等离子体CVD (MPCVD)法的同质连接技术——一种突破晶体尺寸限制,实现大尺寸单晶金刚石的有效途径。通过该技术实现了英寸级单晶金刚石晶片的制备,并针对横向生长、界面质量及演化、三维结构连接控制等核心科学技术问题进行了分析和讨论,展望了其在尖端应用领域的发展前景。     

人造髋关节的进展

人造髋关节历史悠久,早在1891年已经采用象牙质的髋关节臼盖与股骨组成关节的手术,这一手术一直沿用至今.目前,由于考虑到人造髋关节的耐用性,因此,该治疗方法只是适用于六十岁以上的老年病员. 随着人造髋关节病例的不断积累(例如日本昭和大学藤丘医院整形外科的病例已经超过1500例),有关人造髋关节长期使用的学术报告活动也日趋活跃,过去需要慎重考虑手术指征的青壮年患者,现在进行     

人造生命“辛西娅”：梦想还是梦魇

人造生命＂辛西娅＂是怎样在科学家手中孕育、诞生的呢？创造＂辛西娅＂的文特尔是怎样的一位科学家呢？合成生物学是一门怎样的＂造物术＂呢？它真的能像组装电路一样组装生命吗？     

人造金刚石的显微结构

超硬固体不仅在工业方面(例如,拉丝和钻探工具、散热元件),而且在科研方面(例如,高压和高压光学)都是很有用的重要材料。因此,超硬固体的烧结和生长问题是十分有意义的。众所周知,金刚石是典型共价键的超硬固体。由于金刚石烧结和生长过程的复杂性,以及高压高温下测试和观察技术的困难性,所以研究这种烧结和生长机制是非常复杂和困难的问题。     

新材料的现状与展望

新材料是发展高新技术的物质基础,也是改造传统产业的重要条件,因此,世界各工业发达国家都给予高度重视,把新材料的研究与开发列为关键技术的组成部分,最近德国Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research分析了世界各国发展计划,总结出在21世纪初的九大重点领域,它们是:先进材料,纳米技术,微电子学,光子学,微系统工程,软件与计算机模拟,分子电子学,细胞生物技术,信息、生产与管理工程.在这九个领域中又列出了80个课题,其中属于先进材料的24项,在其他领域中也包含着不少与材料直接相关的课题,如纳米技术中的纳米材料,微电子学中的信息存储、微电子材料、超导及高温电子学等,共有27项,因此,在未来技术80个课题中,有关材料方面的课题占60%以上,这足以说明新材料在未来技术中的地位,从目前到下世纪初,材料的发展主要有六个方面。     

从首个合成细胞看合成生物学的现状与发展

合成生物学是一门新兴交叉学科,诞生至今已在医药、能源、环境、农业等多个领域展现出巨大的应用前景和发展潜力,对探索生命起源与进化等生物学基本问题亦发挥重要作用.随着2010年5月首个合成细胞的诞生,合成生物学再次引起了社会各界的高度关注和广泛讨论.欧美等国已在合成生物学领域开展多项研究并已取得诸多成果.为了推动和促进这一新兴学科在中国的发展,本文在阐明合成生物学概念及研究内容的基础上,一方面综述了合成生物学的研究现状及国内外发展,分析了合成生物学所面临的机遇与挑战;另一方面,对合成生物学未来的发展,尤其是在中国的发展作出展望.