近日，來(lái)自美國(guó)地質(zhì)科學(xué)材料與能源學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)的SulgiyePark和北京先進(jìn)研究與先進(jìn)輻射源團(tuán)隊(duì)的工作人員在《ScienceAdvances》上發(fā)表文章，聲稱(chēng)已經(jīng)利用“類(lèi)鉆石”作為前體研發(fā)出了一種激光誘導(dǎo)的高溫高壓金剛石，這是一種性能卓越的碳基納米材料。該研究在20GPa壓力下實(shí)現(xiàn)了2000K和900K超低溫金剛石的生成。和常規(guī)碳?xì)渫禺愋误w的金剛石合成工藝相比，這種新技術(shù)極大降低了金剛石合成的難度。SulgiyePark認(rèn)為，這一新突破要?dú)w功于類(lèi)鉆石和一般鉆石在結(jié)構(gòu)上的相似和充分的SP3雜交。

圖一

類(lèi)金剛石合成金剛石的識(shí)別與表征。（A）頂圖：激光加熱DAC簡(jiǎn)圖和示例。底圖：激光加熱后的樣品的透射光光學(xué)圖（一個(gè)DAC內(nèi)部）。（B）在5、15和20GPa條件下，淬火至環(huán)境壓力的金剛烷（C14H20）的代表性拉曼光譜隨合成溫度的升高而變化。每個(gè)拉曼光譜是從具有特定P-T值的單個(gè)激光點(diǎn)收集所得。（C）20 GPa 和 ~2000K條件下，triamantane合成的金剛石SEM圖。形態(tài)良好的金剛石晶粒嵌入較小的結(jié)晶金剛石粒中。（D）和激光加熱束方向平行的triamantane所合成的金剛石的TEM圖；比例尺：1μm。（E）HRTEM圖像顯示了對(duì)應(yīng)2.06±0.03?的鉆石（111）平面的d間距。（F）對(duì)應(yīng)的被選區(qū)電子衍射圖；比例尺21/nm。（G）一個(gè)金剛石晶粒的EELS表示由triamantan合成的金剛石的充分SP3雜化。（參見(jiàn)圖s3中的石墨片SEM和EELS以及圖s4中納米金顆粒的SEM圖和XRD，以及金剛石的X射線能量色散譜。圖片編輯：Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aay9405
        研究人員發(fā)現(xiàn)，在20GPa壓力下，金剛石在19微秒內(nèi)快速完成轉(zhuǎn)化。分子動(dòng)態(tài)模擬發(fā)現(xiàn)剩余金剛石碳架在高溫高壓（P-T）下可以自行重組為類(lèi)金剛石結(jié)構(gòu)。此外，研究還成功繪制出了金剛石間轉(zhuǎn)化的P-T條件和起始計(jì)時(shí)，清楚地解釋了加快金剛石合成的化學(xué)和物理因素。
        金剛石具備諸多優(yōu)越的性能，是最具技術(shù)性和商業(yè)性的重要材料之一。自19世紀(jì)開(kāi)始，科學(xué)家們就開(kāi)始嘗試金剛石的合成，并研發(fā)出了工程能效性方法和前體來(lái)合成高質(zhì)量的金剛石。由于碳前驅(qū)體向金剛石的直接轉(zhuǎn)化存在高能壘，通常會(huì)需要一種反應(yīng)物。為理解金剛石合成工藝的內(nèi)在機(jī)制，關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)出一種能降低能壘和時(shí)間障的新型前體系統(tǒng)。
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