物理學家創造的實驗室合成鉆石比天然鉆石更難

不過，鉆石是地球上最堅硬的天然材料合成形式已經開發出更加堅韌的鉆石 - 研究人員通過一種新的鉆石形成方法再次實現了這一壯舉。

該團隊將石墨（另一種超硬材料）置于極大壓力下，然后將其加熱到 1,800 K（即 1,527 °C 或 2,780 °F）。所得鉆石具有六邊形晶格晶體結構，而不是正常的立方結構。

六邊形鉆石（或朗斯代爾石）首先引起了科學家的注意50 多年前，在隕石撞擊地點被發現后。這項新研究是第一個確鑿的證據，證明這種內部結構可以提高硬度。

“天然和合成鉆石大多具有立方晶格，而一種罕見的六邊形結構——被稱為六邊形鉆石 （HD）——由于獲得的大多數樣品純度低且尺寸極小，在很大程度上尚未被探索。”寫研究人員在他們發表的論文中。

“HD的綜合仍然是一個挑戰，甚至它的存在仍然存在爭議。”

新生產的鉆石的硬度為 155 吉帕 （GPa），這本質上是一種壓力測量：材料可以承受的壓力。天然金剛石相比之下，其硬度最高約為 110 GPa。

熱穩定性也令人印象深刻。研究人員報告說，合成六邊形金剛石可以在至少 1,100 °C （2,012 °F） 的溫度下保持完整，而工業應用中經常使用的納米金剛石可以在 900 °C （1,652 °F） 下保持完整。天然鉆石可以承受更高的溫度，但僅在真空中.

除了克服研究人員以前在合成六邊形金剛石時遇到的一些限制外，該團隊還能夠確定未來可以擴大該工藝規模的方法。

“我們發現，當石墨被壓縮到更高的壓力時——這在以前很少被探索過——當在壓力下加熱時，六邊形金剛石優先由石墨后相形成，”寫研究人員。

在大規模生產這種鉆石之前，還有很多工作要做，但第一批鉆石的硬度和熱穩定性讀數表明，這種材料有望用于鉆孔、機械或數據存儲.

這不是科學家們第一次嘗試在實驗室中制造六邊形晶格鉆石。上一個2016 年實施的項目這些鉆石由無定形碳制成，這是一種沒有固定形狀的材料。

現在，另一種合成方法已經在實驗室中進行，并被證明可以制造出超硬的金剛石材料，因此可以繼續研究如何充分利用這種稀有物質。

“我們的發現為在高壓和高溫下石墨到金剛石的轉化提供了寶貴的見解，為這種獨特材料的制造和應用提供了機會，”寫研究人員。

該研究已發表在自然材料.

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