我国学者找到合成“超级钻石”新途径

1个月前 来源:科技日报 观看:18

2月10日,记者从吉林大学获悉,该校刘冰冰教授、姚明光教授团队联合中山大学朱升财教授,发现高温高压下石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径,并首次合成了高质量、近纯的六方金刚石块体材料,其硬度高出立方金刚石,并具有良好的热稳定性。相关研究成果发表于国际学术期刊《自然·材料》。gTz即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

1967年,美国科学家在陨石坑中发现了一种珍稀的“超级钻石”,因其具有六方晶体结构、共生于陨石之中且更为坚硬而备受关注。但人工合成纯相六方金刚石却是长期未能攻破的科学难题。gTz即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

此前有研究提出一种石墨到立方金刚石转变的新机制,发现sp3碳高压相结构的形成是重要因素。团队受到启发——在探索六方金刚石的人工合成时,高压相结构很可能是关键所在。gTz即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

为此团队设计了高温高压实验,利用激光加温金刚石对顶砧技术,原位研究了石墨在50吉帕超高压高温下的结构变化规律。他们发现石墨在高压力区间会形成后石墨相高压结构,再通过局部加热,便成功获得了六方金刚石。gTz即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

研究表明,人工合成六方金刚石具有出色的物理性质,硬度超过天然金刚石40%;真空环境下热稳定性可以达到1100℃,优于纳米金刚石的900℃。团队进一步结合大尺度分子动力学理论模拟,揭示石墨层堆叠构型对形成六方金刚石结构的关键作用,证实了石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径。gTz即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

该成果提供了一种人工合成纯相六方金刚石的有效途径,为超硬材料和新型碳材料添加了性能更为优异的新成员,对深入了解陨石中钻石的具体来源和重大地质事件也有重要意义。gTz即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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