争做出彩河南人 | 实验室里“种”钻石

图为单崇新教授（右）和学生在实验室里做实验。受访者供图

　　河南日报记者 冯军福

　　实验室里能“种”出钻石吗？

　　“可以！”——这是郑州大学单崇新教授及其团队给出的答案。

　　作为长期从事金刚石光电材料与器件研究的科研人员，这些年来，单崇新和团队成员终日与金刚石做伴，以实验室为家，潜心科研，孜孜不倦。

　　在这位“75后”科学家的带领下，团队开发出克拉级高品相钻石合成工艺，在实验室里“种”出钻石。经过多年沉淀，这项技术已经从实验室走向市场，推动我国合成钻石行业快速发展。

　　8月5日，记者走进这个能“种”钻石的实验室，见到了敢在“最硬”物质上“开刀”的单崇新，近距离感受他的低调、朴实和执着。

　　光彩照人

　　单崇新的人生履历，就像他打磨出来的钻石一样夺目：

　　1995年，考入武汉大学，成为家族中走出来的第一个大学生；1999年，考上中科院长春光学精密机械与物理研究所研究生，开始硕博连读；2004年至2008年，先后在香港中文大学和英国诺丁汉大学做博士后；工作后，更是“一路开挂”，31岁成为博导，37岁获国家杰出青年科学基金，38岁当选中原学者，41岁获聘为教育部长江学者特聘教授，44岁受聘为郑州大学学术副校长……

　　一连串荣誉面前，单崇新却低调谦逊。他说：“我很幸运，在人生每个阶段都遇到不少贵人。唯有踏实做事，才能回馈那些无私的支持与帮助。”

　　2014年年底，单崇新回到家乡，入职郑州大学。用他自己的话说，一是思乡情切、故土难舍，想为家乡做点事儿；二是家乡也需要他，在这里更能贡献光和热。

　　河南是人工合成金刚石的生产大省，业界素有“世界金刚石看中国，中国金刚石看河南”的说法。“这和我的研究领域很相近，正好可以把我的科研经历与河南的产业优势结合起来。”来到郑大后，单崇新很快确定了研究方向，并着手建设实验室。

　　短短1年多时间，他和团队的科研成果就引发了行业关注：采用化学气相沉积工艺，合成出了1.2克拉的高品相钻石和高纯度金刚石单晶。两年后，团队又研制出2英寸光学级金刚石晶体。5年来，团队先后获得全国杰出专业技术人才先进集体、河南省创新型科技团队、河南省高校科技创新团队等荣誉。

　　被光照亮的人，也在努力成为火炬。在单崇新的引领下，一批青年科技人才在金刚石光电材料与器件研究领域崭露头角，日益成为科技创新的生力军。

　　质地纯净

　　钻石是如何“炼”成的？

　　单崇新介绍，钻石是碳元素在地球深部高温高压的特殊条件下，加上一定含量及比率的铁族金属作为催化剂，历经亿万年“修炼”而成。而人工培育钻石可以把这一时间缩短至两三周，就像栽种花草一样，在实验室里把它“种”出来。

　　数据显示，获取1克拉的天然钻石，需要挖采250吨的矿石。开采天然钻石对自然环境破坏很大，好似在地球表面挖出很多“伤疤”。因此，人工培育钻石对于保护和改善自然环境有着重要意义。

　　从工艺上看，目前人工合成单晶钻石的主流技术是高温高压法。这种方法在合成过程中，往往会有氮或催化剂进到金刚石中，导致做出的人工钻石杂质较多。

　　“我们用化学气相沉积方法合成的人工钻石，相比天然钻石和用高温高压方法合成的人工钻石，杂质更少，也更适合光电功能应用。”他说。实验室里“种”出的钻石在灯光的照射下，荧光闪闪，干净透亮。

　　追求至纯至净的科研精神，也深深融入了单崇新的工作生活。他常说：“科研本身就是一个非常纯粹的工作，科研人员也需要一份不吝付出、坚守初心的纯粹。”

　　他到郑大任教时，没有提个人薪资待遇，也没有要求职务职级，只是希望“有个能干活的地方和环境”。

　　他经常跟团队成员讲，生活上要向低标准看齐，工作上要向高标准看齐，努力在自己的岗位上多作贡献。

　　坚如磐石

　　提到金刚石，不少人首先想到的是饰品钻石和超硬材料。

　　“实际上，金刚石的应用远不止这些。”单崇新说，人工培育钻石只是基础科研工作，他们更看重金刚石优异的光电性质及广阔的潜在应用前景。

　　金刚石具有很大的禁带宽度、较大的载流子饱和迁移率、极高的击穿电场等性能，是研制大功率、高温、高频等高性能半导体器件的理想材料，被行业誉为“终极半导体材料”。

　　“天分”极高，但要“成才”并不容易。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬物质，大尺寸光学级金刚石制备，一直是极具挑战性的课题，要在“最硬”的物质上“开刀”，难度可想而知。

　　向最难处攻坚，啃最硬的骨头！为了攻克这一难题，单崇新和团队成员始终秉持一个信念：做科研，就要敢于硬碰硬，敢于摘取“皇冠上的明珠”。

　　不受百炼，何以成钢？他抓紧一切时间投入工作。只要不出差，每天早上8点多，他就来到实验室，一直忙到晚上10点才回去。

　　科研之外，单崇新还喜欢体育运动，每天坚持锻炼，和学生一起打乒乓球、网球、排球等。他说，万物同理，搞科研和体育运动一样，除了“单打”外，还要注重发挥团队作用。无数个日夜，他和团队成员泡在实验室里，对着金刚石搞研究。

　　精诚所至，金石为开。经过艰苦探索，单崇新和团队在金刚石成核理论方面屡有发现，在其生长工艺、器件结构、功能应用等方面也取得多项显著进展，证实了金刚石在下一代电子材料和器件方面的广阔应用前景。

　　“攀上最高的山峰，便能看到最独特的风景。”单崇新说，这句话激励着他在科研的道路上坚定地走下去，朝着下一个“山峰”继续攀登。

编辑：李恒