世界最硬超级钻石！美国已发现合成办法，正用激光核聚变装置制造

世界上最硬的东西是钻石，但理论上还有一种东西比钻石更硬，那就是BC8，一种完全不现实，可能只存在于至少比地球大两倍的巨型系外行星高温高压核心中的超级钻石。

不过现在，美国南佛罗里达大学已经利用全球最快的超级计算机Frontier找到了在地球上制造它的办法，并已经开始在世界上最强大的激光装置，人类历史上首次实现可控核聚变的国家点火装置中制造。

这一连串的最是不是已经把你打懵了？这也是超级钻石的最大特点，非得用最极端的方法，在最极端的环境中才能制造出来。

钻石在化工中被称为金刚石，由碳元素构成，是石墨的同素异构体，由于碳-碳键极强，所有价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石硬度极大，是世界上硬度最大的物质。

普通钻石具有面心立方（FCC）结构，而BC8是体心立方（BCC）。由于BC8结构中碳原子排列更加紧密，原子密度是普通钻石的8倍，因而其硬度也更高。

BC8的形成需要1000万个大气压，温度接近太阳表面的极端环境，因而被认为需要在比地球至少大两倍的行星核心中才能形成。

但南佛罗里达大学物理学教授伊万·奥莱尼克（Ivan Oleynik）的团队却不信这个邪，他们申请到了世界上最快的超级计算机，美国能源部橡树岭实验室Frontier的使用时间，训练了一个模拟大规模原子/分子运行的LAMMPS软件模块，使用了Frontier9,400 多个节点中的 8,000个节点，对10多亿个原子执行了超过100万个时间步骤的分子动力学模拟，24小时后终于找到了他们想要的答案。

要形成BC8的超强结构，需要将普通钻石熔化才能重新排列成BC8的晶相，并且需要比预期更大的压力，也就是1200万个大气压，以及5000K的高温。

最令人惊喜的是，超算也给出了制造这种超级钻石的方法，那就是通过一系列冲击波来合成，并且给出了达到温度、压力所需的冲击波水平。

也就是说，我们虽然不能创造巨大行星中心那种一直保持极端压力和高温的环境，但通过脉冲式的冲击波压力，也是可以制造出这种超级钻石的。

而这种冲击波，研究团队认为，世界上最强大的激光装置，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置是可以提供的，目前他们已开始在该装置中进行尝试。奥莱尼克说，虽然不敢保证一定成功，但他们非常有信心。

国家点火装置面积和体育场差不多大，可以使用192束强大激光，产生1亿度的高温和1000亿个大气压力，此前已多次实现Q值大于1的可控核聚变点火，也是目前世界上所有核聚变装置，包括托克马克中唯一实现这一目标的设备。

这项研究已发表在1月25日《物理化学快报》上。

参考：Extreme Metastability of Diamond and its Transformation to the BC8 Post-Diamond Phase of Carbon

关键词： 核聚变 激光^^核聚变 钻石