众所周知，晶体在自然环境下形成需要苛刻的形成环境和漫长的地质年代，高纯度的天然矿物结晶更是大地中的精华，往往被当作宝石受到世人珍藏。利用人工方法获得高质量的晶体很早便被我国科学家所掌握。1958年以来，中科院物理所先后研制生长出多种人工晶体，如水晶、红宝石、钛酸钡等，在这次公众科学日活动中，该所把各种晶体的生长过程作为展示内容，把公众领进一个引人入胜的晶体世界。

    在一个盛满溶液的透明玻璃容器中，吊悬着一块晶莹剔透的固体晶块，科学家介绍说，这就是生长中的氯酸钠人工晶体。最初，我们把一小块氯酸钠晶体作“籽晶”，放到与其成分相同的饱和溶液中，然后逐渐降低溶液的温度，溶液就呈现出过饱和状态，氯酸钠晶体不断从溶液中析出，在籽晶表面上集结生长，籽晶就会渐渐长得越来越大。这有点儿象珍珠的形成过程，籽晶就相当于落入蚌壳里的一粒沙，慢慢析出的晶体就相当于包裹沙粒的珍珠质，只要条件稳定，珍珠就会变大。人工晶体的生长也是如此，由于其环境是在人工调节下形成的，比自然界中的环境稳定得多，因此人工晶体比天然晶体其内部结构要优化得多。

    科学家还介绍了人造水晶的的生长过程，天然水晶是纯净的二氧化硅结晶，用廉价的二氧化硅原料在坩埚中加热融化，将籽晶的一头放入炽热的熔液中慢慢提拉，二氧化硅就会从籽晶的一头生长起来，我们就能得到高纯度的人造水晶了。人造红宝石也是如此，天然红宝石是自然状态下结晶的三氧化二铝，由于铬元素的加入，呈现出美丽的红色。用上述提拉法生产出的红宝石硬度和光学效应与天然红宝石相同，可以取代昂贵的天然宝石制作各种耐磨轴承和激光器，而纯净的人造水晶具有良好的压电性，在受到压力后，其表面电荷会产生变化，常被用于各种精密仪器的制备中。

    一台显微镜，连接一台投影仪，把镜下的世界投射到幕布上，就能生动形象地介绍物质在高压下结晶的过程，科学家把一滴水放到压床上，给它加上1万个大气压力，突然，水凝结成颗颗棱角分明的冰晶，这种冰由于是在常温下用加压的方式获得的，其表面温度并不低，因此称之为高压热冰，这样的实验生动地揭示出物质的一种相变过程。金刚石的形成与之相似，由于金刚石和石墨的成分都是碳，因此把石墨加压到4万到5万个大气压时，碳的结构发生了改变，金刚石就从石墨中“变”了出来。你看，不长的时间，简单的实验，揭示出的却不是简单的道理。（段煦　文／摄影）

同学们在观看人工晶体展示

观看人工晶体生长

生长中的氯酸钠晶体

 

提拉法生产出的人造红宝石

这是制造磁性氧化物单晶的熔焰炉

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