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”，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，并且看看顯微鏡下的碳單質。

碳單質是什么？

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合形式，形成不同的物質，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統稱碳單質，它們都是“一家人”，統稱碳元素的“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部高溫高壓環境下形成的，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，一顆永流傳”，鉆石經過處理后可以呈現出閃亮的外觀，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變鉆石在高壓環境下非常穩定，但從上面的轉化表來看，常溫常壓環境下的碳單質應該呈現為石墨形態，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，遠超人類壽命，因此無法被人們意識到，有人還據此開玩笑說，保存鉆石的Z佳環境，是家里的高壓鍋。

當然這實際不成立，因為只有亞穩相的鉆石會轉變為石墨，而普通狀態的鉆石因為有動力學禁阻，并不會自然轉變。

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級產品，內部有氮元素和金屬催化劑雜質，顏色看起來黃黃的，形狀也比較不規則，因此見了很可能也認不出它是鉆石。

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，呈不規則的細鱗片狀。

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

部分亞穩相混合物可能還會與環境中的其他物質發生化學反應，形成新的化合物，使用熒光激發塊進行激發，可以看到這些新的化合物帶有熒光性質。

石墨烯是從石墨提取的超薄而堅硬的二維晶體，是材料科學的寵兒，處理后性質多變，可以使用偏光顯微鏡進行偏光觀察，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，但石墨烯氧化物則會有熒光反應，使用U和B波段激發都可能形成熒光反應。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？