不同顯微鏡下觀察到的碳單質

鉆石放久了會變石墨嗎？顯微鏡下的碳單質

鉆石閃亮高貴，石墨烏黑顯臟，但很多人可能都不知道，它們居然是“一家”，都是“碳單質”，更有人說鉆石放久了會變石墨？到底什么情況，今天我們就來跟大家聊聊碳單質，并且看看顯微鏡下的碳單質。
 

1、碳單質是什么？
 

碳是一種常見元素，碳Carbon的拉丁語是Carbonium，意為“煤，木炭”，碳不僅存在于木柴等燃料中，更是碳基生物的根本構成，它以多種形式廣泛存在于大氣、地殼和生物之中，如二氧化碳、煤炭和碳水化合物。

純凈的碳元素可通過不同的結合形式，形成不同的物質，比如金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯（C60）等，這些只由碳組成的物質統(tǒng)稱碳單質，它們都是“一家人”，統(tǒng)稱碳元素的“同素異形體”。
 

2、鉆石放久了會變石墨嗎？
 

天然的鉆石是地殼內部高溫高壓環(huán)境下形成的，鉆石的原生礦床主要有金伯利巖型和鉀鎂煌斑巖型兩種。金伯利巖是一種混雜成因的火山巖，也稱角礫云母橄欖巖，可以用金相顯微鏡MJ43-N偏光觀察。
 
鉆石

常言道“鉆石恒久遠，一顆永流傳”，鉆石經過處理后可以呈現(xiàn)出閃亮的外觀，而且還是自然界硬度的冠軍，這種堅不可摧的形象和不怕磨損的閃亮外觀，讓鉆石從古至今都是讓人著迷的名貴珠寶。
 
碳元素不同溫度和壓力下的轉變

鉆石在高壓環(huán)境下非常穩(wěn)定，但從上面的轉化表來看，常溫常壓環(huán)境下的碳單質應該呈現(xiàn)為石墨形態(tài)，因此有人稱鉆石放久了會變成石墨，只是這個過程時間非常久，遠超人類壽命，因此無法被人們意識到，有人還據此開玩笑說，保存鉆石的最佳環(huán)境，是家里的高壓鍋。

當然這實際不成立，因為只有亞穩(wěn)相的鉆石會轉變?yōu)槭�墨，而普通狀態(tài)的鉆石因為有動力學禁阻，并不會自然轉變。
 

3、顯微鏡下的碳單質
 

體視顯微鏡MZ62下的人造鉆石
 

大家都聽說過人造鉆石，但很少人見過人造鉆石，因為人造鉆石通常是工業(yè)級產品，內部有氮元素和金屬催化劑雜質，顏色看起來黃黃的，形狀也比較不規(guī)則，因此見了很可能也認不出它是鉆石。
 

石墨肉眼宏觀看是黑色固體，而在微觀層面，石墨是由石墨晶體堆疊而成的，經過制樣后的石墨可以用金相顯微鏡或者偏光顯微鏡觀察，呈不規(guī)則的細鱗片狀。
 

石墨可以通過HPHT高壓高溫處理制作成工業(yè)級人造鉆石，而在石墨到鉆石之間還有亞穩(wěn)相的鉆石和石墨混合物，其中可能包含亞穩(wěn)相的鉆石或亞穩(wěn)相的石墨，在顯微鏡明場觀察下呈現(xiàn)為透明帶光澤到不透明的碎片狀。
 

部分亞穩(wěn)相混合物可能還會與環(huán)境中的其他物質發(fā)生化學反應，形成新的化合物，使用熒光激發(fā)塊進行激發(fā)，可以看到這些新的化合物帶有熒光性質。
 

偏光顯微鏡MP41下的石墨烯
 

石墨烯是從石墨提取的超薄而堅硬的二維晶體，是材料科學的寵兒，處理后性質多變，可以使用ML31-P等偏光顯微鏡進行偏光觀察，鏡下的石墨烯呈帶偏光的碎片狀。
 

純石墨烯在熒光顯微鏡下沒有熒光反應，但石墨烯氧化物則會有熒光反應，使用U和B波段激發(fā)都可能形成熒光反應。有趣的是石墨烯氧化物還能用于淬滅熒光，可用在共振拉曼光譜抑制背景熒光、提升信噪比方面，是不是很有意思？

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