钻石放久了会变石墨吗？显微镜下的碳单质介绍

钻石闪亮G贵，石墨乌黑显脏，但很多人可能都不知道，它们居然是“一家”，都是“碳单质”，更有人说钻石放久了会变石墨？到底什么情况，今天我们就来跟大家聊聊碳单质，并且看看显微镜下的碳单质。

碳单质是什么？

碳原子碳是一种常见元素，碳Carbon的拉丁语是Carbonium，意为“煤，木炭”，碳不仅存在于木柴等燃料中，更是碳基生物的根本构成，它以多种形式广泛存在于大气、地壳和生物之中，如二氧化碳、煤炭和碳水化合物。
纯净的碳元素可通过不同的结合形式，形成不同的物质，比如金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯（C60）等，这些只由碳组成的物质统称碳单质，它们都是“一家人”，统称碳元素的“同素异形体”。

钻石放久了会变石墨吗？

金相显微镜下的钻石矿床橄榄岩天然的钻石是地壳内部高温高压环境下形成的，钻石的原生矿床主要有金伯利岩型和钾镁煌斑岩型两种。金伯利岩是一种混杂成因的火山岩，也称角砾云母橄榄岩，可以用金相显微镜偏光观察。钻石常言道“钻石恒久远，一颗永流传”，钻石经过处理后可以呈现出闪亮的外观，而且还是自然界硬度的冠J，这种坚不可摧的形象和不怕磨损的闪亮外观，让钻石从古至今都是让人着迷的名贵珠宝。碳元素不同温度和压力下的转变钻石在高压环境下非常稳定，但从上面的转化表来看，常温常压环境下的碳单质应该呈现为石墨形态，因此有人称钻石放久了会变成石墨，只是这个过程时间非常久，远超人类寿命，因此无法被人们意识到，有人还据此开玩笑说，保存钻石的Z佳环境，是家里的高压锅。

当然这实际不成立，因为只有亚稳相的钻石会转变为石墨，而普通状态的钻石因为有动力学禁阻，并不会自然转变。

大家都听说过人造钻石，但很少人见过人造钻石，因为人造钻石通常是工业级产品，内部有氮元素和金属催化剂杂质，颜色看起来黄黄的，形状也比较不规则，因此见了很可能也认不出它是钻石。

石墨肉眼宏观看是黑色固体，而在微观层面，石墨是由石墨晶体堆叠而成的，经过制样后的石墨可以用金相显微镜或者偏光显微镜观察，呈不规则的细鳞片状。

石墨可以通过HPHT高压高温处理制作成工业级人造钻石，而在石墨到钻石之间还有亚稳相的钻石和石墨混合物，其中可能包含亚稳相的钻石或亚稳相的石墨，在显微镜明场观察下呈现为透明带光泽到不透明的碎片状。

部分亚稳相混合物可能还会与环境中的其他物质发生化学反应，形成新的化合物，使用荧光激发块进行激发，可以看到这些新的化合物带有荧光性质。

石墨烯是从石墨提取的超薄而坚硬的二维晶体，是材料科学的宠儿，处理后性质多变，可以使用偏光显微镜进行偏光观察，镜下的石墨烯呈带偏光的碎片状。

荧光显微镜下的石墨烯纯石墨烯在荧光显微镜下没有荧光反应，但石墨烯氧化物则会有荧光反应，使用U和B波段激发都可能形成荧光反应。有趣的是石墨烯氧化物还能用于淬灭荧光，可用在共振拉曼光谱抑制背景荧光、提升信噪比方面，是不是很有意思？