2022年06月03日 星期五
罕见“青莲紫”宝石人工培育成功

    科普时报讯(孙军 记者陈曦 )南开大学物理科学学院光电晶体与器件实验室近日成功培育出“青莲紫”色蓝宝石,即三氧化二铝单晶。

    紫色蓝宝石在自然界极为罕见,市场供给不足,价格昂贵,同时又是重要的光电功能晶体材料,被广泛应用在半导体照明、探测器、激光、医疗等领域。

    三氧化二铝单晶熔点高达2000℃、矿物莫氏硬度仅次于钻石。不同成分的三氧化二铝单晶呈现不同的颜色,除红色单晶被称为红宝石外,其他颜色均称为蓝宝石。世界上第一台激光器就是采用掺铬氧化铝单晶作为激光增益介质。

    为弥补天然矿物不足,在实验室通过人工培育也可以获得紫色蓝宝石。南开大学物理科学学院光电晶体与器件实验室的科研人员,在长期从事高性能光电晶体培育的基础上,首先用氧化铝和掺杂氧化物等高纯原料,在能够耐受2450℃高温的铱金坩埚中熔化为高温熔体,然后将一颗蓝宝石籽晶作为“种子”与熔体接触,使熔体中的各种元素按照籽晶的原子排列结构缓慢依次“生长”在“种子”上面,同时将“种子”缓慢旋转提拉。通过对结晶潜热的精确控制,“种子”逐渐长大,就得到一颗漂亮的高质量宝石原石。这种培育蓝宝石的设备、坩埚和辅助材料造价昂贵,优良品的成品率很低。

    这次实验室培育的“青莲紫”色蓝宝石原石质量约15930克拉。

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