比鉆石更硬的鉆石，中國科學家造出來了！

鉆石，也就是金剛石，是自然界最堅硬的物質(zhì)之一。科學家通過計算發(fā)現(xiàn)，它的強度還能進一步提升，這就是理論中的“六方金剛石”，也稱朗斯代爾石。

近日，鄭州大學與南京大學等團隊在實驗室合成出毫米級尺寸的純相六方金剛石塊材，并精確解析了其晶體結(jié)構(gòu)，揭示了全新的相變機制。

要理解這項突破為何激動人心，首先需要先了解兩種金剛石在原子層面的堆砌結(jié)構(gòu)。

• 傳統(tǒng)金剛石（立方金剛石）的碳原子排列類似一種極其牢固的三維立體蜂巢結(jié)構(gòu)，層層堆疊，每三層為一個重復周期；

• 六方金剛石采用了另一種堆疊方式，每兩層是一個重復周期。

左圖：普通金剛石的結(jié)構(gòu)；右圖：六方金剛石的結(jié)構(gòu)。

這一細微差異使六方金剛石能有效地抵御剪切破壞。理論預測顯示，在面對特定條件下的極端受力時，六方金剛石的硬度可比傳統(tǒng)金剛石高出超過50%。

自1962年被預言存在、1967年在隕石中被發(fā)現(xiàn)以來，六方金剛石能否在實驗室合成一直存在爭論。天然的六方金剛石僅以納米級微小顆粒鑲嵌在隕石中，而且，在實驗室極端的高溫高壓環(huán)境下更容易生成傳統(tǒng)的立方金剛石，六方結(jié)構(gòu)難以穩(wěn)定形成。這一研究困境直至2025年才取得重要突破。

這一次，中國科學家給出了確定性的答案。研究團隊從根源入手，自主研制了大腔體單軸高壓設備。他們以高純度、結(jié)構(gòu)規(guī)整的熱解石墨為起點，在相當于20萬個標準大氣壓的超高壓和約1300攝氏度的高溫下，進行了一場原子尺度的“折紙”，成功誘導石墨中的碳原子層以特定方式滑動、重組，最終構(gòu)筑出了毫米尺寸的六方金剛石晶體。這標志著人類在宏觀尺度上掌握了合成這種神秘材料的能力。

更重要的是，團隊運用同步輻射X射線衍射、原子分辨率透射電鏡等探測技術(shù)，清晰地看到了其完美的六方晶體結(jié)構(gòu)和獨特的原子鍵合特征，獲得了如同指紋般確鑿的身份證明。性能測試結(jié)果更令人振奮：合成的六方金剛石不僅在硬度上超越了傳統(tǒng)金剛石，其抗剪切能力和抗氧化性也更為優(yōu)異。

這項研究意味著，一種預期性能更為極致的超硬材料，終于成為人類可以制備和研究的實體。在未來，它有望帶來全新的切割工具、更高效的散熱材料，或在量子傳感等尖端領(lǐng)域大放異彩。