IT之家 7 月 31 日消息，北京高壓科學研究中心與中國科學院西安光機所科學家帶領的國際研究團隊成功將高質量石墨單晶前驅體轉化為百微米級、高度有序的六方金剛石，相(xiang)關成(cheng)果已在昨日發表(biao)于國際(ji)期(qi)刊《自然(ran)》。

       據介紹，普通金剛石的碳原子排布呈四面體網格狀，雖然堅硬又耐磨，但也存在弱點：某些平面一旦受力，就容易錯位滑移，限制其強度。而六方金剛石規避了這種問題。

       但六方金(jin)剛石(shi)(shi)的形成條件極為(wei)(wei)苛刻，人工合成的最大難(nan)(nan)點是高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)下六方金(jin)剛石(shi)(shi)的形成能量高(gao)于普(pu)通(tong)金(jin)剛石(shi)(shi)。因(yin)此高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)產(chan)物通(tong)常(chang)以普(pu)通(tong)金(jin)剛石(shi)(shi)為(wei)(wei)主，難(nan)(nan)以得到六方金(jin)剛石(shi)(shi)。

       而我(wo)國科學家們創新性地提出了一種由石墨到(dao)六方(fang)金剛石轉變的(de)方(fang)法(fa)，在(zai)可控高(gao)溫、準(zhun)靜(jing)水壓條件(jian)下，壓縮(suo)和加熱石墨單(dan)晶(jing)，最終得到(dao)高(gao)純度六方(fang)金剛石。

       研究結果顯示，六方(fang)金剛石(shi)的(de)力學性能可(ke)與立(li)(li)方(fang)金剛石(shi)相媲美，且與僅具(ju)有單一(yi)碳(tan)-碳(tan)鍵長(chang)的(de)立(li)(li)方(fang)金剛石(shi)相比，六方(fang)金剛石(shi)呈(cheng)現出兩種不同的(de)鍵長(chang)分布(bu)，且層間距顯著縮短，這(zhe)種獨特的(de)碳(tan)原子堆垛(duo)方(fang)式(shi)，將(jiang)有效(xiao)克服立(li)(li)方(fang)金剛石(shi)的(de)密堆積面易滑移的(de)弱點。

       這一系統性研究(jiu)不僅終(zhong)結了 60 多年(nian)關于六方金剛(gang)石宏觀存(cun)在(zai)的爭議，更為(wei)接下來將(jiang)六方金剛(gang)石作為(wei)新一代高性能功能材料的開發奠定了堅實基礎。

       據論文第一作者、北京高壓科學研(yan)究(jiu)中心(xin)研(yan)究(jiu)員楊留(liu)響(xiang)介紹，這項(xiang)研(yan)究(jiu)的成功(gong)歸(gui)功(gong)于兩(liang)項(xiang)關鍵技術：

       選(xuan)擇純度高(gao)、無(wu)雜質的天然石墨(mo)單晶(jing)，有(you)助于得到純度更高(gao)、微米級大小(xiao)、結構(gou)有(you)序的六方(fang)金剛石樣品

       采用恰當的探測手段

       其中，研究人員(yuan)給石墨晶體(ti)(ti)不斷加壓(ya)，并用高壓(ya)原位 X 光觀測樣品(pin)變(bian)化(hua)，避免了密堆積面的滑移，最終制得純(chun)凈、未變(bian)形的六方金剛石塊(kuai)體(ti)(ti)。