中国团队合成毫米级“六边形”钻石 有望超天然金刚石硬度

中国科学家成功合成毫米大小的六边形钻石晶体，首次确认了这种难以捉摸的材料的微观结构。

经过几十年来对这种世界上最难以捉摸的材料之一的存在和性质的争论之后，中国的研究人员已经成功合成了一种"纯相"六边形钻石，这种钻石可能比普通钻石更坚硬。中国的一个物理学家团队报告称，他们已经制造出了这种稀有碳晶体的毫米大小的晶体。他们称，这种晶体比普通的立方体钻石还要好。

普通钻石，如订婚戒指上的钻石，具有立方晶体结构。六边形钻石——也被称为蓝丝黛尔石——具有六边形的原子结构。从历史上看，这种材料只是在陨石撞击地点被少量发现，这引发了人们的疑问：它究竟是一种单独的材料，还是带有缺陷的立方体钻石。

在传统的立方体钻石中，碳层之间的键略弱于层内的键，这最终限制了石头的整体强度。相比之下，六边形结构的碳层之间的键更短、更牢固。这些结构特征导致人们预测，这种不寻常的钻石可能比立方体钻石硬度高50%。由郑州大学物理学家单崇新领导的新研究采用了高压高温法。他们将石墨夹在碳化钨砧之间，在20吉帕的压力（约为地球大气压的20万倍）下，将其加热到近3500华氏度（约合1927摄氏度），成功制造出六边形结构。

科学家们对这种材料很感兴趣，因为"它在许多领域都有潜在的应用，例如在切割工具、热管理材料和量子传感方面"。他们制造的晶体大约有1毫米宽。为了确认材料的纯度，研究人员使用了X射线衍射和原子尺度显微镜技术。

测试结果表明，六边形钻石比传统钻石更坚硬、抗氧化性更强。但令人惊讶的是，它只比普通钻石硬一点，而不是早期理论预测的50%。这意味着碳硬度的理论极限可能需要修正。

可靠地制造"纯相"六边形钻石的能力为先进的工业应用开辟了可能性。由于其更高的硬度和耐热性，这种材料有朝一日可能会在强力加工、深地钻探和精密制造中取代立方体钻石。除了工业应用之外，这一突破还为地质学家提供了一个重要的"矿物学标志"。

了解这些钻石是如何在极端条件下形成的，有助于科学家拼凑出地球和其他行星遭受陨石撞击的历史。尽管此前类似的说法曾遭到质疑，但中国团队的毫米大小的晶体和清晰的结构代表了材料科学的一大进步。