我国科学家成功合成“陨石钻石”
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2025-02-26 21:21:28
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近日，记者从吉林大学获悉，该校联合中山大学组成科研团队，发现了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，并人工合成出高质量六方金刚石块材料，其硬度高出立方金刚石，具有良好的热稳定性。
六方金刚石也被称为“陨石钻石”，首次被发现是在美国一陨石坑中，理论预测它比立方金刚石还要坚硬。六方金刚石的形成条件极为苛刻，只有纳米大小，且与陨石共生。因此，六方金刚石能否独立存在尚存争议，人工合成纯相六方金刚石更是极具挑战性。
鉴于六方金刚石形成过程中的超高压和高温条件，科研团队设计了高温高压实验。首先，利用激光加温金刚石对顶砧技术原位研究石墨在50GPa超高压高温下的结构变化规律，发现石墨在高压力区间会形成后石墨相高压结构，再通过局部加热成功获得六方金刚石。科研团队还进一步结合大尺度分子动力学理论模拟，揭示出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。
在30GPa、1400℃的条件下，科研团队成功制备出毫米级高取向六方金刚石块材，发现其硬度高达155±9GPa，超过天然金刚石40%，真空环境下其热稳定性可达1100℃，优于纳米金刚石的900℃。
该研究成果不仅提供了六方金刚石独立存在的有力证据，也提供了一种纯相六方金刚石人工合成的有效途径，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着重要意义。(记者任爽 通讯员芦猛)
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