奈米第十一組鑽石 組員 : 林祺茂 陳威廷 李靜瑜

前言鑽石，又稱為「純碳」，化學中一般稱為金剛石。金剛石是無色正八面體晶體，由碳原子以四價鍵鏈接，為目前已知自然存在最硬物質。

鑽石的形成鑽石主要是碳元素在高溫的地球深處，其大部份是在至少 25 億年的岩石中產生，而且大約在 140–200 公里

(87–124 哩 ) 的地底下形成，經過千億萬年晶化而成。

這形成的時間可說是相當的長久，鑽石的結晶構造為等軸晶系，也就是四面立方體構造，由於原子間結合緊密，所以其硬度為１０度（自然界中最高的硬度）且不受酸鹼，光及水的影響，穩定性極高。在這個深度下的強大壓力和極高溫度，造成稀有的碳原子緊密的聚集在一起，其形成的晶體結構被稱之為鑽石。如果不是遇上火山爆發，它們會繼續埋在地底下。這些火山爆發源自於鑽石形成區底下，遠比大多數的火山爆發還要深，它們猛烈推擠著含有鑽石的古老岩石，然後迅速的被岩漿或熔解的石頭帶到地面。

鑽石形成的旅程伴隨著風險，鑽石很有可能被岩漿吸收。假如它們在上來時太慢冷卻，可能會變成石墨，與氧氣接觸則可能會使鑽石變成二氧化碳。當噴出的岩漿冷卻，會形成佈滿殘留鑽石的石塊。這個石塊會存在於一個狹窄且通常是胡蘿蔔形狀的「管子」裡，或是細微的裂縫中。經過幾億年，管子的表面被緩慢地侵蝕，留下很小可見的痕跡，通常會埋在較年輕的岩石下面。在過程中，有些鑽石會被沖刷到下游，並聚積在河床或海岸線上。

鑽石的性質 鑽石硬度非常大，熔點在華氏 6900 度，金剛石在純氧中燃點為 720～ 800℃ ，在空氣中為 850～ 1000℃ ，在真空下

2000～ 3000℃ ，而且不導電。在工業上，金剛石主要用於製造鑽探用的探頭和磨削工具，形狀完整的還用於製造首飾等高檔裝飾品，其價格十分昂貴。 鑽石的硬度是剛玉的 4倍，石英的 8倍。

鑽石的韌性 (Toughness)：韌性亦指延展性，也就是寶石抵抗碎裂的能力，在所有珠寶用途的寶石中，軟玉 (Nephrite) 之韌性排名第一，硬玉 (Jadeite)次之，鑽石為第三。也就是說，鑽石除了是最高的珠寶硬度 (抵抗互相刮磨的能力 ) ，另有很好之延展性與很高的折射條件，其所顯現的璀璨豔麗之美，自然無可比擬。

鑽石之高折射率：鑽石的折射率為 2.417 ，為高折射之寶石，折射率越高，所呈現之亮度越亮。其自然光明的光澤，更非其他天然寶石可及。

鑽石的產地印度 印度是具歷史性的鑽石產地，古時更為世界上主要鑽石產地，早在紀元前 1000 年左右，印度人已經在其國土發現鑽石。印度人相信鑽石有如種子一般有成長的魔力，因此人會將同一 處的砂岩反覆檢查多次，因為隱藏鑽石的砂岩，可能受氣候的影響而破裂，讓鑽石露出來！巴西　 1720 年間，巴西的古老礦金中發現了閃閃生光的鵝軟石，在 250 年的鑽石採掘期間，巴西鑽石總產量約為 1500 萬克拉，但巴西的鑽石供應僅維持至 19世紀末期，正值巴西鑽石供應將盛之際，大量鑽石晶體卻在非洲發現！南非　現時南非鑽石出產量在世界上首屈一指，佔世界產量的

22% ，很多大顆聞名的鑽石，都在南非發掘出來的。

澳洲　 1976 年澳洲西邊的城市愛倫渡 (Ellendale) 發現鑽石礦之後，又在石灰灣 (Limestone Creek) 發現衝積礦床。澳洲出產的鑽石產量佔世界總鑽石產量的 10% ，大部分的鑽石都賣給戴比爾斯市場，一小部份留在國內切模後出售蘇聯　 1829 年蘇聯的烏拉山脈 (Ural Mountains) 發現有鑽石，在鑽石歷史中是最早期的突破，直至 1953 年，才開始找到原生礦床，著名的礦床有平安礦床 (Mir) 及光榮礦床 (Aikhal) ，都在寒冷的西伯利亞。蘇聯的鑽石出產仍排在世界第三位，佔世界總產量的 18% ，蘇聯的鑽石也是經戴比爾斯市場推出。委內瑞拉 委內瑞拉的沖積礦床掘出之鑽石約 20% 是寶石級，佔世界總鑽石出產量 0.5% 。戴比爾斯市場也擁有該地一些礦場。 中國　 遼寧、湖南常德縣、貴州及山東省皆發現沖積礦床估計有 20% 的鑽石屬寶石級。美國　 美國最大型鑽石礦床在 1906 年阿肯色洲 (Arkansas) 發 現。

鑽石的結構 石墨和鑽石都屬於碳單質，他們的化學性質完全相同，但金剛石和石墨不是同種物質，它們是由相同元素構成的同素異型體 .

所不同的是物理結構特征。　石墨原子間構成正六邊形是平面結構，呈片狀。 鑽石原子間是立體的正四面體結構

衡量鑽石品質的標準 (4C)

一 .克拉重量 ( cart weight) 

鑽石與其它寶石相同 ,都是以克拉計算重量 , 一克拉標準重量是 0.2 公克 , 而每一克拉為 100分 , 所以一顆 25分的鑽石 , 也可稱為 0.25克拉。鑽石的計價方式為克拉單價 ×重量 = 價錢 但是克拉單價會隨著重量而改變

二 . 色澤 (COLOUR)

區分為白鑽與彩色鑽石兩大類白鑽 : 一般市面上所販售大部分為白鑽 ,愈是純白無色愈是稀有美麗 , 所以價位也隨之升高 ,反之帶微黃則價位偏低彩色鑽石 : 鑽石在晶化的漫長過程中 , 不免有其它的礦物質 , 氣體參與其中 , 而產生變化，生成出不同色系的鑽石，鑽石的顏色有如彩虹般繽紛， 其中以紅色、 藍色 、 綠色、粉紅色、更是希罕且價昂，大部分為珠寶玩家所典藏，金黃色則是顏色討喜，且價位合理，為一般消費者所鍾愛。彩色鑽石的色系影響價錢甚巨，品質分級則以色調濃淡為首要考量，淨度條件在此則不像要求白鑽般的高水平，反倒是有些類似要求有色寶石般 "VS"( 細微內含物 ) 的淨度就很可被接受了。 克拉與車工條件在此對價錢的影響與白鑽則較接

三 .淨度 (CLARITY)

所謂淨度是指鑽石表面與內部的完美程度而言，鑽石在地底千億萬年的晶化過程，每一顆鑽石都會有或多或少的內含物； 內含物就如同人的胎記與指紋般的獨 一無二 ，而根據內含物的多少與大小及其特色，再加上表面的紋理，以手持 10倍放大鏡，給予嚴格分級，做出鑑定報告 (鑑定報告書上紅色圖示為內部瑕疵， 綠色圖示為表面紋理或瑕疵 )

鑽石圖示 GIA淨度等級 規則（適用於經驗豐富的鑑定師）FL （無瑕級）

IF （內無瑕級）一顆被稱為無暇的鑽石，是指經過經驗豐富的鑑定師，在標準光源下，使用 10倍手持放大鏡(loupe) ，無法找到任何的內部特徵而定義。也就是說這顆鑽石並沒有可被察覺，大於 5 微米的針點內含物。

VVS1-VVS2( 極輕微瑕級 )

指使用 10倍手持放大鏡 (loupe) ，極難察覺非常非常小的內部特徵。內部特徵的尺寸、位置及數目會決定是 VVS1 還是 VVS2 。

VS1-VS2( 輕微瑕級 )

指使用 10倍手持放大鏡 (loupe) ，不易察覺的非常小的內部特徵。內部特徵的尺寸、位置及數目會決定是 VS1 還是 VS2 。

SI1-SI2( 微瑕級 )

指使用 10倍手持放大鏡 (loupe) ，很容易就可以察覺的內部特徵。微小內含物的尺寸、位置及數目會決定是 Sl1 還是 Sl2 。

I1 由鑽石冠部用肉眼可見的內含物。I2 大型或許多內部特徵，很容易就可以用肉眼觀察

到，並輕微減損鑽石的亮度或透明度。I3 大型或許多內部特徵，非常容易就可以用肉眼觀

察到，並明顯減損了鑽石的亮度或堅固性。

四 :車工 (cut)

"車工是鑽石魔術師 " 顏色及淨度條例較差的鑽石，經過優良的切割，可以表現出璀璨耀眼的光彩。反之顏色及淨度條例最優良的 D/IF 鑽石， 若切割品質低劣，則表現出的光彩可用 "暗淡無光 " 四個字來形容， 車工的優劣影響鑽石的價錢約 10~15% 上下，但影響鑽石的光彩則是百分之百，亮光與火彩是鑽石的精神與生命力。所以選擇良好車工條件的鑽石是決對必要的， 以下資料可經比對過鑽石鑑定報告書後選擇出良好車工之鑽石

鑽石的應用近來，科學家已經可以成功地仿造天然鑽石的硬度，製造人工鑽石。合成方法有兩種：高溫高壓法（ HPHT ）和化學氣相沉積法（ CVD ），其中化學氣相沈積法可以在固體表面鍍上一層鑽石薄膜。這種鑽石薄膜可能很快就會應用於許多領域，諸如摩潤科技、抗蝕塗層、電極、光學玻璃、散熱器、氣體與微粒子感應器、醫用器材的表層塗料等方面。

工程師不斷地發現鑽石在商業上的新用途，比如新力公司利用鑽石薄膜來製造揚聲器，以增加其硬度，從而改善了極高頻聲音重現的品質。這種含有鑽石成分的新一代揚聲器，將很快地提供音樂愛好者最高的聽覺享受。

另一項最新的尖端科技是將鑽石應用在醫學方面，在「鑽石鑽頭開拓清潔動脈的新領域」一文中，曾探討了這種名為「高速研磨鑽」（ Rotablator ）的工具。這種研磨鑽比以往同一型的機器更小，旋轉的速度更快，而且能夠穿過較小的血管，因此可以打碎附著在動脈血管壁上的鈣質沉積斑塊，這些斑塊使得血壓升高，有時還會造成血管阻塞而危及生命。