7 月 31 日消息，北京高壓科學研究中心與中國科學院西安光機所科學家帶領的國際研究團隊成功將高質量石墨單晶前驅體轉化為百微米級、高度有序的六方金剛石，相關成果已在昨日發表于國際期刊《自然》。
據介紹，普通金剛石的碳原子排布呈四面體網格狀，雖然堅硬又耐磨，但也存在弱點：某些平面一旦受力，就容易錯位滑移，限制其強度。而六方金剛石規避了這種問題。
但六方金剛石的形成條件極為苛刻，人工合成的最大難點是高溫高壓下六方金剛石的形成能量高于普通金剛石。因此高溫高壓產物通常以普通金剛石為主，難以得到六方金剛石。
而我國科學家們創新性地提出了一種由石墨到六方金剛石轉變的方法，在可控高溫、準靜水壓條件下，壓縮和加熱石墨單晶，最終得到高純度六方金剛石。
研究結果顯示，六方金剛石的力學性能可與立方金剛石相媲美，且與僅具有單一碳-碳鍵長的立方金剛石相比，六方金剛石呈現出兩種不同的鍵長分布，且層間距顯著縮短，這種獨特的碳原子堆垛方式，將有效克服立方金剛石的密堆積面易滑移的弱點。
這一系統性研究不僅終結了 60 多年關于六方金剛石宏觀存在的爭議，更為接下來將六方金剛石作為新一代高性能功能材料的開發奠定了堅實基礎。
據論文第一作者、北京高壓科學研究中心研究員楊留響介紹，這項研究的成功歸功于兩項關鍵技術：
選擇純度高、無雜質的天然石墨單晶，有助于得到純度更高、微米級大小、結構有序的六方金剛石樣品
采用恰當的探測手段
其中，研究人員給石墨晶體不斷加壓，并用高壓原位 X 光觀測樣品變化，避免了密堆積面的滑移，最終制得純凈、未變形的六方金剛石塊體。