六方金刚石材料合成出毫米级纯金刚石

1962年,人们从理论上推想,也许存在一种六方晶系的金刚石。接着,1967年,科学家在陨石里找到了它的身影。这种独特的结构被认为能拥有超越立方金刚石的硬度,自然引发了很多关注。然而,天然六方金刚石只以微小颗粒存在于陨石中,很难分离,而且形成过程极其短暂,这给研究带来了巨大难题。由于它在实验中很难独立稳定存在,长期以来,关于它是否真的能存在一直存在争议。2025年,这个局面终于被打破。2月,吉林大学刘冰冰教授团队首先报道了六方金刚石块材的合成。7月,北京高压科学研究中心毛河光院士团队也成功制备出了这种材料。 最近,3月5日,郑州大学物理学院的一个团队再次带来好消息。他们用大腔体单轴高压技术和导电金刚石材料合成了毫米级的纯相六方金刚石块材。通过同步辐射X射线衍射、球差校正透射电子显微镜等手段,他们清晰地解析了其晶体结构与成键特征。还与南京大学孙建教授合作,结合机器学习分子动力学模拟,揭示了全新的相变路径。 这项研究把六方金刚石的力学性能测试结果展示给大家:它的维氏硬度和剪切模量都优于传统的立方金刚石。审稿人评价说这结果让人信服,“truly convincing”,并且“provide a more complete picture”。这些证据不仅让六方金刚石的存在得到确认,也为未来规模化制备打下基础。 这个项目得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金等资助。 刘冰冰教授和毛河光院士都在这个领域有重要贡献。 该论文以“Bulk hexagonal diamond”为题发表在《Nature》上。 郑州大学单崇新教授是这篇论文的通讯作者之一。 南京大学孙建教授也是共同通讯作者之一。 杨西贵教授既是共同通讯作者又是第一作者之一。 程少博教授也是共同通讯作者之一。 南京大学施九洋博士是共同第一作者之一。 郑州大学物理学院博士研究生来守龙是共同第一作者之一。 北京高压科学研究中心参与了这项研究。 郑州大学金刚石材料与器件团队历时五年完成了这个研究。 他们采用超声波声速、纳米压痕和维氏硬度等方法测试了力学性能。 这种材料具有最高的硬度、优异的热导率、最快的声传输速度、巨大的禁带宽度、良好的生物兼容性等特点。 它在磨具磨料、珠宝首饰、散热材料、极端环境光学元件及未来半导体等领域有广阔应用前景。 它被誉为“工业牙齿”和“终极半导体”。 传统金刚石为立方晶系结构。 这种独特的原子堆垛方式赋予它超越立方金刚石的硬度。 合成产物多以立方相为主是因为其形成能垒高于立方金刚石。 天然六方金刚石仅以纳米级颗粒嵌在陨石中极难分离形成源于陨石撞击所产生的极端条件过程短暂且概率极低。 此外还有Hilib oy和GP和GPa这些词汇出现。 上述信息均保留不变。