彩色宝石，被誉为从天上投入地心的“彩虹” ，它拥有赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等自然界的颜色。彩色宝石蕴含的色彩之美，有着任何物质及人工手法，如绘画、摄影等都无法企及的天然艺术之美。而且你知道吗，它们除了作为艺术品观赏，还有很高的科技含量，在精工制造方面有许多独特的应用呢！
今天我们就来了解一下矿物界的“姊妹花”——红宝石与蓝宝石究竟有哪些色彩上的科学秘密。
红宝石成品
怎么会有粉红色的蓝宝石？
红宝石和蓝宝石是刚玉矿物中两个重要的宝石种。刚玉的主要成分是氧化铝（Al2O3），由高密度铝原子和氧原子聚合而成。它纯净时为无色，含有微量的铬原子时则会倾泻出娇艳的深红色光芒；若含有钛原子和铁原子时，则呈现出深邃耀眼的蓝色光芒。
很多人以为红宝石就是红色的，蓝宝石就是蓝色的，但其实并不完全是这样。红色的被称为红宝石，其他颜色（黄、绿、白等）的被称为蓝宝石，包括粉红色的也是蓝宝石。
红宝石原石
红蓝宝石硬度高，应用广泛
红蓝宝石的硬度在自然界中排第二，仅次于钻石。为什么红蓝宝石硬度如此之高呢？原来，红蓝宝石是宝石级的刚玉，其特殊的性能取决于刚玉的微观结构：一是刚玉在微观层面上铝—氧键键力很强，表现在宏观层面上的特征就是硬度非常大，其摩氏硬度为9，仅次于钻石，是自然界中第二硬的物质；并且其熔点高达2050℃，比钻石高出许多。二是刚玉微观晶体结构中氧离子和铝离子紧密堆积，二者堆积得越紧密，其晶体宏观性能就越好。
刚玉结构中铝氧离子的空间排布
正因为红蓝宝石具有这种独特的晶体结构，所以除了硬度高外，还具有耐磨、化学稳定性和耐热性好等优点，经常被用于制作一些精密仪器的配件。
在制表业中，红宝石被用于制造夹板轴孔、防震器以及擒纵叉瓦等关键的部件。腕表机芯里的红宝石不仅仅是一种装饰，其作为表的轴承，可以大大降低摩擦力和损伤，从而起到保护腕表关键部件的作用。
此外，这些红宝石轴承还可以单独进行更换和维修，大大降低了调试和维修的成本，提高了效率。
腕表机芯中的红宝石轴承
蓝宝石晶体具有强度高、硬度大、耐冲刷、光学穿透性强等优势，使其在LED衬底、集成电路衬底、光学窗口、医疗器械、军用装备等领域具有巨大的潜力，并逐渐成为消费电子市场的新宠，例如一些高端手机的屏幕和手表的镜面就使用了人工合成的蓝宝石晶体。
iPhone使用人工合成的蓝宝石晶体作为镜头表面的覆盖材料
除了红蓝宝石，生活中的宝石还有很多其他品种，绿柱石家族最出色的成员祖母绿，色彩混搭高手碧玺......
它们都蕴藏着很多科学知识，如果你感兴趣欢迎翻阅《知识就是力量》杂志了解哦！
文图 / 姜颖
本文节选自《知识就是力量》杂志
