我科學家成功合成“隕石鉆石”
2025-02-27 00:05:46
近日，記者從吉林大學獲悉，該校聯合中山大學組成科研團隊，發現了高溫高壓下石墨經由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑，并人工合成出高質量六方金剛石塊材料，其硬度高出立方金剛石，具有良好的熱穩定性。
六方金剛石也被稱為“隕石鉆石”，首次被發現是在美國一隕石坑中，理論預測它比立方金剛石還要堅硬。六方金剛石的形成條件極為苛刻，只有納米大小，且與隕石共生。因此，六方金剛石能否獨立存在尚存爭議，人工合成純相六方金剛石更是極具挑戰性。
鑒于六方金剛石形成過程中的超高壓和高溫條件，科研團隊設計了高溫高壓實驗。首先，利用激光加溫金剛石對頂砧技術原位研究石墨在50GPa超高壓高溫下的結構變化規律，發現石墨在高壓力區間會形成后石墨相高壓結構，再通過局部加熱成功獲得六方金剛石。科研團隊還進一步結合大尺度分子動力學理論模擬，揭示出石墨層堆疊構型對形成六方金剛石結構的關鍵作用，證實了石墨經由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑。
在30GPa、1400℃的條件下，科研團隊成功制備出毫米級高取向六方金剛石塊材，發現其硬度高達155±9GPa，超過天然金剛石40%，真空環境下其熱穩定性可達1100℃，優于納米金剛石的900℃。
該研究成果不僅提供了六方金剛石獨立存在的有力證據，也提供了一種純相六方金剛石人工合成的有效途徑，為超硬材料和新型碳材料添加了性能更為優異的新成員，對深入了解隕石中鉆石的具體來源和重大地質事件也有著重要意義。光明日報
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