這一重大突破由吉林大學高壓與超硬材料全國重點實驗室、綜合極端條件高壓科學中心劉冰冰教授、姚明光教授團隊聯(lián)合中山大學朱升財教授等合作取得。姚明光13日接受中新社記者采訪時介紹,六方金剛石具有出色的物理性質(zhì),硬度高達155±9GPa,超過天然金剛石40%以上,真空環(huán)境下其熱穩(wěn)定性可達1100℃,優(yōu)于納米金剛石的900℃。
六方金剛石于1967年在隕石中被發(fā)現(xiàn),故名“隕石鉆石”。它是石墨在隕石撞擊地球形成的高溫高壓條件下轉(zhuǎn)變而成的,但只有納米大小,且與隕石共生,能否獨立存在一直存在爭議。
通過長期研究,研究團隊發(fā)現(xiàn)高壓相結(jié)構(gòu)可能是人工合成六方金剛石的關(guān)鍵。因此,他們首先研究了石墨在50GPa超高壓高溫下的結(jié)構(gòu)變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)石墨在高壓力區(qū)間會形成“后石墨相”高壓結(jié)構(gòu),而后再通過局部加熱,便獲得了六方金剛石。
研究團隊結(jié)合大尺度分子動力學理論模擬,揭示出石墨層堆疊構(gòu)型對形成六方金剛石結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵作用,證實了石墨經(jīng)由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑。
姚明光表示,此次合成出的六方金剛石是直徑為1.2毫米的塊體材料。下一步,他們將重點研究合成更大尺寸的塊體材料,以便探索更多應(yīng)用場景下的可能,同時也嘗試降低合成壓力,尋找更溫和條件制備的可行途徑。(完)
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