評從二氧化碳製造鑽石的實驗

報稱中國科大某教授在並不嚴苛的實驗條件下（四百多度，幾百個
大氣壓的壓強），從二氧化碳氣體以金屬鈉還原，成功地製造出了
金剛石。

假如這個實驗結果是真實的，這倒是個比較巧妙的主意，鈉是非常
強烈的還原劑，它是非常容易奪取二氧化碳中的氧，生成氧化鈉，
而留下游離態的單原子碳，而生成金剛石。

但是本女並不認為陳教授的實驗結果靠得住，並且本女可以以此打
一DOZEN金剛石的賭，認定陳教授的實驗靠不住。

人工製造金剛石的嘗試，無數頭腦極其聰明的人都從各種方式嘗試
過，原因是不言而喻的，金剛石是極其珍貴稀有之物，如果有辦法
能夠人工低成本製造，自然是非常有利可圖了。而要製造金剛石，
無非是兩種途徑，一種是從已經是單質的碳的其他物質形態，比如
石墨，通過在某種嚴酷實驗條件下的相變轉化為金剛石，這也就是
現在工業生產金剛石的途徑；另外一種便是從單原子的碳直接合成
金剛石，而獲得單原子的碳，最直接了當的便是使用某種強還原劑
奪取二氧化碳或者一氧化碳中的氧，而生成單原子游離態的碳。

本女認為，這種還原法肯定已經有許多別的聰明人想到過了，並且，
如果它可行的話，使用一氧化碳比使用二氧化碳會更加有效一些。
事實上，本女剛剛開始學化學的時候，就曾經天真地問過老師，為
什麼不可以用鈉或者鉀還原一氧化碳，製造出遊離態的碳，來合成
金剛石呢。後來，本女才意識到，這個問題，就比如隋煬帝當年問
“何不食肉糜”一樣的無知可笑。

生成游離態的碳，僅僅是可以生成金剛石的一個必要條件之一。
游離態的碳原子，可以形成不同形式的碳單質，包括石墨，以及前
些年很是熱了一陣的碳六十叭嘰球。要生成四個對稱原子鍵的鑽石，
必須在極高溫高壓的情況下才行。這個是因為石墨是兩維的結構，
遠比三維結構的金剛石容易形成，碳原子的四個Ｐ軌道電子，非常
容易和內層的兩個Ｓ軌道電子，形成平面結構的ＳＰ３雜化軌道，
和與之垂直的Ｐｚ軌道，Ｐｚ軌道有兩個電子，是全充滿狀態，故
不容易形成分子鍵，而每個ＳＰ３雜化軌道都是半充滿，容易互相
連接，形成六角形蜂巢平面結構，這些平面結構再通過極弱的Ｐｚ
軌道鍵接起來，就形成了平面互疊的層狀石墨結構。

所以，游離態的碳，最容易形成的是石墨。只有在高溫高壓的情形
下，它才會傾向與形成能量狀態略微比石墨底一點的金剛石結構。

本女不但可以打一DOZEN金剛石的賭，認定陳教授的實驗靠不住，
本女更可以再打賭，類似這樣的實驗，以後還會在正式的學術刊物
上登載出來，知道最後都被證明是不可信的結果。這就類似愛丁頓
偽造數據聲稱所謂的日食星光實驗證實愛因斯坦廣義相對論之後，
一連串類似的實驗結果都被正式發表了一樣，其實所有這類實驗，
都不可避免受到大氣熱擾動的影響，無法得到足夠的實驗精度，而
根本無法驗證廣義相對論的對錯。

又如前幾年的所謂的低溫核聚變實驗，一個組作出結果後，全世界
先後有幾百個組聲稱作出了同樣的實驗結果。最後都被證實是根本
子虛烏有的結果。如果陳乾旺教授的結果被發表之後，再有幾百個
組聲稱按照陳乾旺教授的方法製造出鑽石來，本女也不會感到奇怪。

當然，如果陳乾旺教授的成果萬一是真的，無需幾年，我們就可以
看到世界珠寶市場的徹底摧毀，然後在大街上到處賣幾塊錢一斤的
人造金剛石。那麼，本女用一打金剛石打的賭，也不算是太虧本啦！

方舟の女

中國科大陳乾旺教授領導的研究組在“低溫還原二氧化碳（CO2）合成
金剛石”研究中，實現了在440度的低溫條件下以CO2為碳源成功地合成
了250微米的大尺寸金剛石，首次實現了從CO2到金剛石的逆轉變。
8月3日，國際化學界權威學術刊物《美國化學會志》（美國JAm.Chem.Soc.）發表了
這一成果。
美國硅谷的《新思想市場》風趣地評價該工作是陳教授“終身都能給
夫人的禮物：自己身體排出的氣體製成的鑽石。”
詳見：光明日報2003年8月9日的報道
http://news.xinhuanet.com/st/2003-08/09/content_1018051.htm