極端硬度和耐磨性：

• 切削與研磨工具： 鉆石（金剛石）是自然界已知最硬的物質，被廣泛用于制造鉆頭（石油鉆探、地質勘探）、鋸片（切割石材、混凝土、陶瓷）、磨料（研磨膏、砂輪）和精密刀具（手術刀、刻刀）。立方氧化鋯等合成寶石也常用于研磨。
• 耐磨涂層與部件： 金剛石涂層或薄膜應用于鉆頭、刀具、軸承、密封件、模具等表面，顯著提高其耐磨性和使用壽命。藍寶石因其高硬度，被用作精密儀器（如坐標測量機）的耐磨探針、手表玻璃和高檔手機屏幕保護玻璃（如iPhone鏡頭蓋、Apple Watch屏幕）。

優異的光學性能：

• 激光器核心介質：
  • 紅寶石激光器： 歷史上第一個激光器就是紅寶石激光器。摻鉻的紅寶石晶體是產生694納米紅色激光的核心增益介質。
  • 釔鋁石榴石激光器： 摻釹的釔鋁石榴石是應用最廣泛的固體激光介質之一，產生1064納米紅外激光，廣泛用于工業加工（切割、焊接、打標）、醫療（手術、眼科、皮膚科）、科研和軍事。
  • 藍寶石激光器： 摻鈦的藍寶石晶體是超快激光器（飛秒激光）的核心介質，在精密微加工、科學研究、眼科手術等領域至關重要。
• 光學窗口與透鏡：
  • 藍寶石： 因其高硬度、優異的透光性（從紫外到近紅外）、高熔點、化學穩定性和耐腐蝕性，被用作極端環境下的光學窗口（如高功率激光器窗口、高壓反應釜觀察窗、導彈整流罩、深潛器窗口）。
  • 金剛石： 具有極寬的透光范圍（從深紫外到遠紅外）、最高的熱導率和極高的硬度，是高功率激光器、同步輻射光源、紅外熱成像系統等極端光學系統中的理想窗口或透鏡材料。
  • 螢石： 天然氟化鈣晶體具有極低的色散和優異的紫外透過率，是制造高性能消色差透鏡的重要材料（尤其在顯微鏡和光刻系統中）。
• 光通信： 石榴石晶體（如釓鎵石榴石）可用于制造光隔離器、環行器等核心器件，保護激光源并確保光信號單向傳輸。

半導體與電子學：

• 寬禁帶半導體基板：
  • 藍寶石： 是制造氮化鎵外延片最常用的襯底材料。氮化鎵是制造高效率LED照明、藍光激光器、高頻大功率射頻器件（5G基站、雷達）和快速充電器的核心材料。藍寶石襯底提供良好的晶格匹配和熱穩定性。
  • 碳化硅： 雖然本身是半導體，但其單晶形態（莫桑石）具有類似寶石的特性。碳化硅是制造高溫、高頻、大功率電子器件的理想襯底（如電動汽車逆變器、工業電機驅動、太陽能逆變器），性能遠超傳統硅基器件。
• 聲表面波器件： 壓電材料（如石英、鈮酸鋰）用于制造聲表面波濾波器和諧振器，是手機、電視、無線通信等設備中信號濾波和頻率控制的關鍵元件。

熱管理：

• 金剛石： 擁有自然界最高的熱導率（是銅的5倍），是解決高功率電子器件（如CPU、GPU、激光二極管、功率放大器）散熱瓶頸的理想材料。應用形式包括金剛石散熱片、金剛石基板、金剛石與金屬復合材料（熱沉）以及在半導體器件上直接生長金剛石層。

精密傳感與計量：

• 壓電效應： 石英晶體具有極其穩定的壓電效應，是制造高精度時鐘（石英鐘表）、頻率標準、壓力傳感器、加速度計和電子天平的核心元件。
• 量子傳感： 金剛石中的氮空位中心是一種極具前景的量子傳感器。它可以探測極微弱的磁場、電場、溫度和應力，靈敏度遠超傳統傳感器，在生物醫學成像（如心磁圖/腦磁圖）、材料分析、地質勘探和基礎物理研究中展現巨大潛力。
• 輻射探測： 某些晶體（如碘化鈉、鍺酸鉍、鎢酸鉛、氟化鋇）具有閃爍特性，能將高能粒子或射線轉化為可見光，是核醫學成像（PET/CT）、高能物理實驗、安檢設備和環境輻射監測的核心探測器材料。

聲學應用：

• 石英晶體： 利用其壓電效應制造的諧振器是幾乎所有現代電子設備（手機、電腦、通信設備）中時鐘電路的核心，提供精確的頻率基準和時間基準。

生物醫學：

• 激光醫療： 紅寶石、藍寶石、石榴石等晶體作為激光介質，廣泛應用于眼科（近視矯正、視網膜焊接）、皮膚科（祛斑、去紋身、脫毛）、外科手術（切割、止血）等領域。
• 手術器械： 金剛石涂層手術刀極其鋒利且耐用，用于眼科、神經外科等需要超高精度的微創手術。
• 生物傳感器： 金剛石因其生物相容性好、化學惰性高，可用于制造生物傳感器電極，檢測生物分子。

總結來說，寶石在現代科技中的核心價值在于其獨特的“極端”物理屬性：

• 極端硬度： 用于耐磨、切削、保護。
• 極端光學性能： 用于激光、光學窗口、光通信。
• 極端熱導率： 用于高效散熱。
• 極端物理穩定性： 用于高壓、高溫、腐蝕環境。
• 極端電子/光電性能： 用于半導體、傳感器。
• 極端壓電/聲學性能： 用于精密計時、傳感。

隨著材料合成技術的進步（如化學氣相沉積法生長金剛石、提拉法生長大尺寸藍寶石晶體），人造寶石的成本大幅降低，性能可控且優異，極大地推動了其在科技領域的廣泛應用，成為支撐現代電子、通信、能源、醫療、航空航天、國防等眾多高科技產業發展的基石材料。