鉆石閃亮G貴，石墨烏黑顯臟，但很多人可能都不知道，它們居然是“一家”，都是“碳單質(zhì)”，更有人說鉆石放久了會變石墨？到底什么情況，今天我們就來跟大家聊聊碳單質(zhì)，并且看看顯微鏡下的碳單質(zhì)。

碳單質(zhì)是什么？

碳原子碳是一種常見元素，碳Carbon的拉丁語是Carbonium，意為“煤，木炭”，碳不僅存在于木柴等燃料中，更是碳基生物的根本構(gòu)成，它以多種形式廣泛存在于大氣、地殼和生物之中，如二氧化碳、煤炭和碳水化合物。
純凈的碳元素可通過不同的結(jié)合形式，形成不同的物質(zhì)，比如金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯（C60）等，這些只由碳組成的物質(zhì)統(tǒng)稱碳單質(zhì)，它們都是“一家人”，統(tǒng)稱碳元素的“同素異形體”。

鉆石放久了會變石墨嗎？

金相顯微鏡下的鉆石礦床橄欖巖天然的鉆石是地殼內(nèi)部高溫高壓環(huán)境下形成的，鉆石的原生礦床主要有金伯利巖型和鉀鎂煌斑巖型兩種。金伯利巖是一種混雜成因的火山巖，也稱角礫云母橄欖巖，可以用金相顯微鏡偏光觀察。鉆石常言道“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”，鉆石經(jīng)過處理后可以呈現(xiàn)出閃亮的外觀，而且還是自然界硬度的冠J，這種堅不可摧的形象和不怕磨損的閃亮外觀，讓鉆石從古至今都是讓人著迷的名貴珠寶。碳元素不同溫度和壓力下的轉(zhuǎn)變鉆石在高壓環(huán)境下非常穩(wěn)定，但從上面的轉(zhuǎn)化表來看，常溫常壓環(huán)境下的碳單質(zhì)應(yīng)該呈現(xiàn)為石墨形態(tài)，因此有人稱鉆石放久了會變成石墨，只是這個過程時間非常久，遠(yuǎn)超人類壽命，因此無法被人們意識到，有人還據(jù)此開玩笑說，保存鉆石的Z佳環(huán)境，是家里的高壓鍋。

當(dāng)然這實際不成立，因為只有亞穩(wěn)相的鉆石會轉(zhuǎn)變?yōu)槭胀顟B(tài)的鉆石因為有動力學(xué)禁阻，并不會自然轉(zhuǎn)變。

大家都聽說過人造鉆石，但很少人見過人造鉆石，因為人造鉆石通常是工業(yè)級產(chǎn)品，內(nèi)部有氮元素和金屬催化劑雜質(zhì)，顏色看起來黃黃的，形狀也比較不規(guī)則，因此見了很可能也認(rèn)不出它是鉆石。

石墨肉眼宏觀看是黑色固體，而在微觀層面，石墨是由石墨晶體堆疊而成的，經(jīng)過制樣后的石墨可以用金相顯微鏡或者偏光顯微鏡觀察，呈不規(guī)則的細(xì)鱗片狀。

石墨可以通過HPHT高壓高溫處理制作成工業(yè)級人造鉆石，而在石墨到鉆石之間還有亞穩(wěn)相的鉆石和石墨混合物，其中可能包含亞穩(wěn)相的鉆石或亞穩(wěn)相的石墨，在顯微鏡明場觀察下呈現(xiàn)為透明帶光澤到不透明的碎片狀。

部分亞穩(wěn)相混合物可能還會與環(huán)境中的其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物，使用熒光激發(fā)塊進(jìn)行激發(fā)，可以看到這些新的化合物帶有熒光性質(zhì)。

石墨烯是從石墨提取的超薄而堅硬的二維晶體，是材料科學(xué)的寵兒，處理后性質(zhì)多變，可以使用偏光顯微鏡進(jìn)行偏光觀察，鏡下的石墨烯呈帶偏光的碎片狀。

熒光顯微鏡下的石墨烯純石墨烯在熒光顯微鏡下沒有熒光反應(yīng)，但石墨烯氧化物則會有熒光反應(yīng)，使用U和B波段激發(fā)都可能形成熒光反應(yīng)。有趣的是石墨烯氧化物還能用于淬滅熒光，可用在共振拉曼光譜抑制背景熒光、提升信噪比方面，是不是很有意思？