12日从吉林大学微信公众号获悉,2 月 10 日,吉林大学高压与超硬材料寰宇要点履行室、轮廓顶点条款高压科学中心刘冰冰证明、姚明光证明团队聚会中山大学朱升财证明等取得了首要打破,在 Nature Materials 上发表题为“General Approach for Synthesizing Hexagonal Diamond by Heating Post-Graphite Phases”的最新商论说文,发现了高温高压下石墨经过后石墨相酿成六方金刚石的全新旅途,并“初次”合成出高质地六方金刚石块材,发现其具有逾越立方金刚石的极高硬度和精雅的热牢固性。该效果不仅提供了一种纯相六方金刚石东说念主工合成的灵验路线,给出了其孤独存在的有劲字据,也为超硬材料和新式碳材料添加了性能更为优异的新成员,为打破立方金刚石的应用局限提供了可能。该效果对长远了解陨石中钻石的具体起原和首要塞质事件也有着蹙迫有趣有趣有趣有趣。
金刚石不仅是东说念主们疼爱的对峙,更是集极高硬度、极耐磨、极高热导率、极宽禁带等优异性能于一体的蹙迫前沿计谋材料,被称为“最机敏的工业牙齿”和“国度计谋物质”,立方金刚石仍是在精密加工、资源斥地、信息通信以及“深空、深地、深海”顶点环境等国度首要需求范围推崇了蹙迫作用。
六方金刚石初次被发现是在好意思国亚利桑那州的魔谷陨石中(1967 年),这种苦楚而少见的钻石也因此被称为“陨石钻石”,大批合计是石墨在陨石撞击地球酿成的高温高压条款下转化而成的,表面展望它比立方金刚石还将强。但由于陨石快速冲击时刻短,六方钻石酿成的条款极为尖酸,独一纳米大小,且与陨石共生,因此,炒金六方钻石能否孤独存在一直存在争议,杀青纯相的东说念主工合成极具挑战。最大的难点是高温高压下六方金刚石的酿成能垒高于立方金刚石,高温高压居品时常以立方金刚石为主,难以酿成六方金刚石,因此,天然经过半个多世纪的勤恳,纯相六方金刚石的东说念主工合成一直未能杀青。
商议团队恒久从事超高压下碳及相关材料的履行商议,发现了多种常压下难以得到的新结构和新性质(Nature 2021, 599, 599; Science 2012, 337, 825)。团队在前期商议剪切力对石墨高压下结构变化影响中,提议了一种石墨到立方金刚石转化的新机制,发现sp3碳高压相结构的酿成是蹙迫身分(Phys. Rev. Lett., 2020, 124, 065701),这一阻挡启发团队在探索六方金刚石的东说念主工合成时,高压相结构很可能是要害。筹商到陨石钻石酿成中,不仅有超高压还有高温条款,为此,团队隐痛打算了高温高压履行,领先行使激光加温金刚石对顶砧技艺原位商议了石墨在50GPa超高压高温下的结构变化规矩,发现石墨在高压力区间会酿成“后石墨相”高压结构,再通过局部加热获胜赢得了六方金刚石。商议团队进一步联接大设施分子能源学表面模拟,揭示出石墨层堆叠构型对酿成六方金刚石结构的要害作用,确认了石墨经过后石墨相酿成六方金刚石的全新旅途。