中國科學(xué)家合成毫米級“隕石鉆石”

中新網(wǎng)長春2月13日電 (記者 郭佳)近日，中國科學(xué)家成功合成高質(zhì)量六方金剛石塊材，不僅終結(jié)了半個(gè)多世紀(jì)以來，六方鉆石能否獨(dú)立存在的爭議，還將其尺寸由納米級提升到毫米級。

這一重大突破由吉林大學(xué)高壓與超硬材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、綜合極端條件高壓科學(xué)中心劉冰冰、姚明光團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中山大學(xué)朱升財(cái)?shù)群献魅〉谩Ｒγ鞴?3日接受了中新網(wǎng)記者專訪。

六方金剛石于1967年在隕石中被發(fā)現(xiàn)，故名“隕石鉆石”。它是石墨在隕石撞擊地球形成的高溫高壓條件下轉(zhuǎn)變而成的，但只有納米大小，且與隕石共生，能否獨(dú)立存在一直存在爭議。

研究團(tuán)隊(duì)長期從事超高壓下碳及相關(guān)材料的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了多種常壓下難以得到的新結(jié)構(gòu)和新性質(zhì)。通過長期研究，他們發(fā)現(xiàn)高壓相結(jié)構(gòu)可能是人工合成六方金剛石的關(guān)鍵。

因此，他們首先研究了石墨在50GPa超高壓高溫下的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)石墨在高壓力區(qū)間會形成“后石墨相”高壓結(jié)構(gòu)，而后再通過局部加熱，便獲得了六方金剛石。

研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合大尺度分子動力學(xué)理論模擬，揭示出石墨層堆疊構(gòu)型對形成六方金剛石結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用，證實(shí)了石墨經(jīng)由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑。

姚明光介紹，六方金剛石具有出色的物理性質(zhì)，硬度高達(dá)155±9GPa，超過天然金剛石40%以上，真空環(huán)境下其熱穩(wěn)定性可達(dá)1100℃，優(yōu)于納米金剛石的900℃。

姚明光介紹，此次合成出的六方金剛石是直徑為1.2毫米的塊體材料。下一步，他們將重點(diǎn)研究合成更大尺寸的塊體材料，以便探索更多應(yīng)用場景下的可能，同時(shí)也嘗試降低合成壓力，尋找更溫和條件制備的可行途徑。(完)