科技日報實習記者 張佳欣
據近日發表在《自然》雜志上的論文，來自中國、德國和美國的一個研究小組開發出一種制造不易碎鉆石的方法，造出了新形態的鉆石——次晶金剛石。
結構比較：結晶金剛石（左）和次晶金剛石（右）。右邊的結構中，立方體排列的碳原子單元用綠色標記，六邊形排列的碳原子單元用黃色標記，不規則結構用紅色標記。圖片來源：物理學家組織網
先前研究表明，鉆石是已知的最堅硬的材料，但它卻很脆，容易被切割甚至粉碎。這是因為它們的原子結構是有序的。多年來，科學家們一直試圖合成既保持硬度、又不那么脆的鉆石。現在，該團隊已經實現了這一目標。
目前，制造鉆石的方法是將碳基材料放在一個類似虎鉗的裝置中，將其加熱到非常高的溫度，并用力擠壓。在這次的新嘗試中，研究人員使用了同樣的方法來制造一種原子結構有序程度較低的鉆石。他們在其中增加了碳基材料富勒烯——也被稱為巴克球，是一種完全由碳原子組成的球形中空分子。在美容界，它是備受追捧的明星成分，被譽為“自由基殺手”，具有抗衰除皺、美白淡斑等作用。
研究人員在27—30吉帕（GPa）的壓力下將材料加熱到900℃—1300℃之間。值得注意的是，此次施加的壓力比用于制造商業鉆石的壓力要低得多。在加工過程中，富勒烯的球形結構被強壓致塌陷，形成透明的次晶體鉆石，可以在室溫下被提取。
研究人員用電子顯微鏡觀察制造出的鉆石的結構，并對樣品進行了X射線衍射和原子建模。在此過程中，他們發現這一新型鉆石是由無序的sp3雜化碳組成的，不那么易碎。
與最近另一種新合成的相對不易碎的鉆石不同，此次制造的鉆石是一種次晶態金剛石。它有一個中程有序結構，即原子在短距離內有序，而非在長距離上有序，這意味著這種新的鉆石不會像天然鉆石那樣極易被切割。
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