钻石岂止于饰

    钻石，在矿物学上称为金刚石，是已知的宝物矿石中唯一由单一碳元素组成的晶体。从元素意义上说，钻石和铅笔芯是“一家人”，但是晶体结构上的差异却让它们有了云泥之别。

    西方人很早就将钻石视为珍宝，并赋予它各种象征：财富、权利、地位、纯洁无瑕的品质等等。但是我国历史上很长时期内，钻石唯一的用途就是刻玉。先秦典籍《诗经》中说“他山之石，可以攻玉”，所谓“他山之石”，指的就是一些硬度高于玉、可以用来琢玉的矿物晶体，其中有可能包括钻石。晋代有文献明确记载“金刚石”：“咸宁三年，敦煌上送金刚，生金中，百淘不消，可以切玉，出天竺。”“今徼外出金刚石，石属而似金， 有光彩，可以刻玉，外国人带之云辟恶。”可见彼时这种异域产物主要凭借其卓尔不群的硬度引起人们的注意。

    陶瓷的使用普及之后，钻石在我国古代逐渐有了第二大用途：补瓷。补瓷，也就是所谓的锔瓷工艺，即利用金刚钻和锔钉“缝合”碎裂的瓷器。锔钉形似订书钉，是扁平的凹形金属片；而金刚钻是一种棍形工具，其顶端有一颗金刚石，直径1至2毫米，比一般缝衣针的针尖稍大。用金刚钻在瓷片上钻孔，再把锔钉两端钉入孔中，就能沿着纹路把破损的瓷片连接起来。俗语“没有金刚钻，不揽瓷器活”，就显示了金刚石对于锔瓷工艺的重要性。锔瓷工艺的源头已无从可考，但在北宋张择端的名画《清明上河图》中已经有锔匠做活的场景。明代李时珍《本草纲目》对金刚石的描述就有“金刚钻，其砂可以钻玉补瓷，故谓之钻”、“作钗环服佩，辟邪毒气”；张岱《夜航船》也载有“金刚钻，形如鼠粪，色青黑，生西域百丈水底磐石上，土人没水觅得之，以之镌镂，无坚不破，唯以羚羊角击之即碎”。所谓“以羚羊角击之即碎”反映了钻石较差的韧性，至少比翡翠和软玉等易碎，也许这也是古人很少用它作饰品的原因之一，想想《红楼梦》里贾宝玉的通灵宝玉动辄被摔，若是换成“通灵宝钻”恐怕早就不知碎成几块了。总之，在中国历史上，钻石很长一段时间更是钻玉补瓷、凿眼打洞的工具，装饰作用却一直是退居其次，直到明清时期皇家才有较大的需求。

    如今，钻石最新的用途是令人刮目相看：作为实现固态量子计算的自旋载体材料。这一回，利用的是钻石的瑕疵：绝大多数天然钻石和合成钻石都会含有氮原子杂质以及空位（即碳原子的缺失），利用钻石中的氮-空位中心作为量子探针，可以在纳米级的距离内感知到极弱的磁信号。中国科学技术大学的研究者已经通过实验，将带有标记物的单个蛋白质分子放置到钻石表面，借助钻石中的氮-空位中心，成功地在室温大气条件下首次获取了单个蛋白质分子的自旋共振谱。

    这项成果有望帮助人们从单分子的层次来探索生命和物质科学的机理，对于物理、生物、化学、材料等多个学科领域具有深远的意义。也许将来的某一天，人们会需要一颗钻石来探索病源。

    （丁敏，作者单位：中国科学技术大学科技史与科技考古系）