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，相關成果(guo)已在昨日(ri)發(fa)表(biao)于國際期(qi)刊《自然》。

       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(liu)方金(jin)剛(gang)石(shi)的形(xing)成條件(jian)極為苛刻，人工(gong)合成的最大(da)難(nan)點是(shi)高(gao)溫高(gao)壓下六(liu)方金(jin)剛(gang)石(shi)的形(xing)成能量高(gao)于普(pu)通(tong)(tong)金(jin)剛(gang)石(shi)。因此高(gao)溫高(gao)壓產物通(tong)(tong)常以(yi)普(pu)通(tong)(tong)金(jin)剛(gang)石(shi)為主，難(nan)以(yi)得到(dao)六(liu)方金(jin)剛(gang)石(shi)。

       而我(wo)國科學家(jia)們創(chuang)新性地(di)提出了(le)一(yi)種由石墨(mo)到六(liu)方金剛(gang)石轉變(bian)的方法，在可控高(gao)溫(wen)、準靜水壓條(tiao)件下，壓縮和加熱石墨(mo)單晶，最終得到高(gao)純度六(liu)方金剛(gang)石。

       研究結果(guo)顯(xian)示，六(liu)(liu)方(fang)金剛石(shi)的(de)(de)力學性能可(ke)與立(li)方(fang)金剛石(shi)相(xiang)媲(pi)美(mei)，且與僅(jin)具有單一碳(tan)-碳(tan)鍵長的(de)(de)立(li)方(fang)金剛石(shi)相(xiang)比(bi)，六(liu)(liu)方(fang)金剛石(shi)呈現出(chu)兩種不同(tong)的(de)(de)鍵長分(fen)布，且層(ceng)間(jian)距(ju)顯(xian)著縮短，這種獨特的(de)(de)碳(tan)原(yuan)子(zi)堆(dui)垛方(fang)式，將有效克(ke)服立(li)方(fang)金剛石(shi)的(de)(de)密堆(dui)積面易(yi)滑移的(de)(de)弱點。

       這(zhe)一(yi)系統性(xing)研究不僅終(zhong)結了(le)(le) 60 多年關于六方金剛石宏(hong)觀存在的(de)爭議，更為接(jie)下(xia)來將六方金剛石作(zuo)為新一(yi)代高性(xing)能功(gong)能材(cai)料的(de)開發奠定了(le)(le)堅實基礎(chu)。

       據(ju)論文第一(yi)作(zuo)者、北(bei)京(jing)高(gao)壓科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)中(zhong)心研(yan)究(jiu)員楊留響(xiang)介紹，這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)的(de)成功歸功于(yu)兩項(xiang)關鍵技術(shu)：

       選擇(ze)純度高、無雜(za)質的天然(ran)石墨單晶(jing)，有(you)助于得到純度更高、微米級大(da)小、結構有(you)序的六方(fang)金(jin)剛石樣(yang)品

       采用(yong)恰(qia)當的探測手(shou)段(duan)

       其中(zhong)，研究(jiu)人員(yuan)給石墨晶體(ti)不(bu)斷加(jia)壓(ya)，并用高壓(ya)原位(wei) X 光觀測樣品變化，避免了密堆積面(mian)的滑移，最(zui)終制得純凈、未(wei)變形的六方金(jin)剛石塊體(ti)。