中國團隊合成毫米級"六邊形"鉆石 有望超天然金剛石硬度

中國科學家成功合成毫米大小的六邊形鉆石晶體，首次確認了這種難以捉摸的材料的微觀結構。

經過幾十年來對這種世界上最難以捉摸的材料之一的存在和性質的爭論之后，中國的研究人員已經成功合成了一種"純相"六邊形鉆石，這種鉆石可能比普通鉆石更堅硬。中國的一個物理學家團隊報告稱，他們已經制造出了這種稀有碳晶體的毫米大小的晶體。他們稱，這種晶體比普通的立方體鉆石還要好。

普通鉆石，如訂婚戒指上的鉆石，具有立方晶體結構。六邊形鉆石——也被稱為藍絲黛爾石——具有六邊形的原子結構。從歷史上看，這種材料只是在隕石撞擊地點被少量發現，這引發了人們的疑問：它究竟是一種單獨的材料，還是帶有缺陷的立方體鉆石。

在傳統的立方體鉆石中，碳層之間的鍵略弱于層內的鍵，這最終限制了石頭的整體強度。相比之下，六邊形結構的碳層之間的鍵更短、更牢固。這些結構特征導致人們預測，這種不尋常的鉆石可能比立方體鉆石硬度高50%。由鄭州大學物理學家單崇新領導的新研究采用了高壓高溫法。他們將石墨夾在碳化鎢砧之間，在20吉帕的壓力（約為地球大氣壓的20萬倍）下，將其加熱到近3500華氏度（約合1927攝氏度），成功制造出六邊形結構。

科學家們對這種材料很感興趣，因為"它在許多領域都有潛在的應用，例如在切割工具、熱管理材料和量子傳感方面"。他們制造的晶體大約有1毫米寬。為了確認材料的純度，研究人員使用了X射線衍射和原子尺度顯微鏡技術。

測試結果表明，六邊形鉆石比傳統鉆石更堅硬、抗氧化性更強。但令人驚訝的是，它只比普通鉆石硬一點，而不是早期理論預測的50%。這意味著碳硬度的理論極限可能需要修正。

可靠地制造"純相"六邊形鉆石的能力為先進的工業應用開辟了可能性。由于其更高的硬度和耐熱性，這種材料有朝一日可能會在強力加工、深地鉆探和精密制造中取代立方體鉆石。除了工業應用之外，這一突破還為地質學家提供了一個重要的"礦物學標志"。

了解這些鉆石是如何在極端條件下形成的，有助于科學家拼湊出地球和其他行星遭受隕石撞擊的歷史。盡管此前類似的說法曾遭到質疑，但中國團隊的毫米大小的晶體和清晰的結構代表了材料科學的一大進步。

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