铅笔芯养花钻石跟铅笔竟然是一个东西做的

由同样的碳元素构成却由于在晶体内部不同的排列方式，便形成了做铅笔芯的主要材料石墨与钻石的原型金刚石，这一对同素异形体。

石墨的内部结构是六边形平面结构晶体，呈层状排列；而金刚石的内部结构是立方体结构的晶体。

同样的碳原子在晶体内部结构排列上的差异，使石墨成了自然界最柔软的矿物，金刚石却成了自然界最坚硬的矿物。

（石墨的内部结构）

（金刚石的内部结构）

正如许许多多人类发现的自然规律一样，发现并利用蕴藏于晶体中的规律为我们迎来了革命性的新纪元，于是我们乘上了信息时代的特快列车，认知世界的疆域以几何倍速不断扩增。

中国人很早就发现了晶体的奥秘，食盐，是生活中最常用的调味品，不稀少但珍贵。

顾名思义，由三个日组成的稳定结构的“晶”字，正是模拟了古代日晒盐滩的场景。

我们生活中能观察到的晶体通常具有固定的外形结构。晶体结构决定了物体的各项性能。

随着对晶体各项性能研究的深入，晶体也将人类带入了一个崭新的时代，它不再是国王皇冠上的宝石炼金术师炉中的丹药，而是电子时代每一个电子设备中不可或缺的零件。

手机中的集成电路，手表内的石英元件，再到自动门的红外线装置都与晶体息息相关。除此之外，晶体在航空航天等重大的项目工程中也承担着重要的作用。

2015年，我国第一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”在酒泉发射升空。“悟空”的探测目标不像“嫦娥”探月那样清晰明了，它要寻找的是一种天文学家几乎肯定它存在，却没有人确切知道它是什么的东西——暗物质。

“悟空“主要由四个探测器组成，其中负责测量宇宙线粒子能量的探测器叫BGO量能器。它是卫星的核心部分，它的质量占整个卫星的一半多。308根世界最长的BGO“水晶棒”在量能器中纵横交错排列，组成了“悟空“的火眼金睛。

BGO晶体的长度决定了探测器的能量分辨能力，而目前其他国家的BGO晶体一般只能长到30cm，”悟空“中的BGO晶体长度达到了60厘米，使其能够完成每天观察500万个高能粒子的重任。

晶体的作用就像是一只“眼睛“，代替人眼去探索目之所不能及的地方，去观测目之所不能视的物质。

随着科学技术发展，自然界天然形成的晶体，已经不能满足我们的需求，需要通过某种方式，利用人工的方法制造晶体。

人类仿佛赋予了冰冷的晶体以生命，培养晶体和种花养草的道理有些相似，同样都要挑选优质的“种子”，在“土壤”中埋下“种子”，生长时也要严格管理：除“杂草”、避缺陷最后才能够收获出满意的结晶。

晶体的生长并非一蹴而就，而是一项艰苦的脑力劳动与体力劳动。

由于晶体可以从气相、液相和固相中生长，而不同的晶体材料又有不同的生长条件，加上应用对晶体的要求有时十分苛刻，这样就造成了晶体生长方法的多样性以及生长设备和技术的复杂性，晶体生长技术几乎动用了现代实验技术中一切重要手段。

在当代四大发明：激光技术、核能、半导体、计算机中，人工晶体都起到了核心基础材料的作用。人工晶体的发展水平，直接关系到各领域的现代化程度，并为人们提供了一种发现未知、改善生活的新思路。

文中视频节选自

《上海高清科教纪录片系列：趣话晶体》

编导：卞菁

上海市科学技术委员会指导

上海东影传媒有限公司摄制

鸣谢

山东大学晶体材料国家重点实验室

中国科学院上海硅酸盐研究所晶体中心

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