大家都知道金剛石是自然界最硬的物質，雖然金剛石的成分都是碳這種物質，但是不同的金剛石的結構也是不同的，這是因為不同金剛石的碳原子排列的情況不同，比如立方金剛石就沒有六方金剛石硬度更高。

據(jù)《央視新聞》8月1日的報道，我國科學家已經(jīng)成功合成出世界最硬的金剛石——六方金剛石，實現(xiàn)這一科研成果的是中國科學院西安光機所超快光科學與技術全國重點實驗室和北京高壓科學研究中心聯(lián)合團隊，他們在國際上首次人工合成出百微米—毫米級、結構有序、高純度的六方金剛石塊體樣品，結合單晶X射線衍射、高分辨電子顯微成像及能譜學等多種表征手段，這從不同角度全面證明了六方金剛石純相樣品的成功合成。

這種超硬材料的誕生，不僅展示了我國在高壓科學研究方面的卓越實力，也為未來眾多領域的發(fā)展帶來了無限可能。

一、“超級鉆石”的誕生之路

為了合成六方金剛石，科研團隊可謂是“煞費苦心”。他們采用了一種極端的方法，在每平方厘米上施加相當于100輛兩噸重的汽車的壓力（200噸，2億兆帕），同時將溫度加熱到1400℃。在這種極端條件下，碳原子被“馴服”，按照特定的六方結構排列，從而形成了這種超硬的六方金剛石。

簡單來說，研究團隊先利用激光加溫金剛石對頂砧技術，原位研究了石墨在50GPa超高壓高溫下的結構變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)石墨在高壓力區(qū)間會形成“后石墨相”高壓結構，再通過局部加熱成功獲得了六方金剛石。

隨后，針對六方金剛石塊體的高壓合成，在超高壓組裝體中巧妙地引入熱導率不同的高硬度材料，高壓下產生溫度梯度，模擬金剛石對頂砧原位實驗中的高溫高壓條件，在30GPa、1400℃的條件下，成功制備出毫米級高取向六方金剛石塊材。這也表明我國在金剛石制作技術上又有了新的突破。

該研究成果已于8月1日在國際頂級期刊《自然》(Nature)上發(fā)表。

二、超凡性能大揭秘

1. 硬度驚人：

六方金剛石的硬度高達155±9GPa，超過天然金剛石40%以上。普通金剛石已經(jīng)是自然界中硬度的佼佼者，而六方金剛石更是“青出于藍而勝于藍”。打個比方，如果把普通金剛石比作是鋒利的匕首，那么六方金剛石就是一把無堅不摧的寶劍，能夠輕松應對更嚴苛的加工和應用場景。

2. 熱穩(wěn)定性優(yōu)異：

在真空環(huán)境下，六方金剛石的熱穩(wěn)定性可以達到1100℃，優(yōu)于納米金剛石的900℃。這意味著在高溫環(huán)境中，它能夠保持穩(wěn)定的性能，不會輕易發(fā)生變形或損壞。就像一位堅韌的戰(zhàn)士，在熾熱的戰(zhàn)場上依然能夠堅守崗位，發(fā)揮自己的強大實力。

3. 獨特的原子結構：

六方金剛石具有獨特的原子排列方式，其原子呈六方密堆積排列。這種特殊的結構賦予了它比立方金剛石更優(yōu)越的性能，使其在硬度和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出色。就好比搭積木，不同的搭建方式會導致積木結構的穩(wěn)定性和堅固程度不同，六方金剛石的原子排列方式讓它更加堅固耐用。

三、應用領域廣泛，前景無限

1. 工業(yè)加工領域：

在切削、磨削和鉆探等工業(yè)加工過程中，工具的耐磨性和硬度至關重要。六方金剛石的超高硬度和良好的熱穩(wěn)定性，使其成為制造高性能切削工具的理想材料。使用六方金剛石刀具，可以大大提高加工效率，延長刀具使用壽命，降低生產成本。例如，在航空航天領域，對零部件的加工精度和表面質量要求極高，六方金剛石刀具能夠滿足這些苛刻的要求，助力航空航天產業(yè)的發(fā)展。

2. 半導體領域：

隨著科技的不斷發(fā)展，對半導體材料的性能要求也越來越高。六方金剛石具有高擊穿場強、高電子遷移率和高熱導率等優(yōu)點，有望在半導體器件中發(fā)揮重要作用。它可以用于制造高性能的功率器件、高頻器件和光電器件，提升芯片的性能和運行速度，為5G、6G通信技術以及人工智能等領域的發(fā)展提供有力支持。

3. 量子技術領域：

量子技術是當今科技領域的前沿研究方向，六方金剛石的特殊結構和性能使其在量子技術領域具有潛在的應用價值。它可以作為量子比特的候選材料之一，用于構建量子計算機，有望推動量子計算技術的發(fā)展，實現(xiàn)計算能力的飛躍。

4. 地質研究領域：

六方金剛石首次被發(fā)現(xiàn)是在美國亞利桑那州的魔谷隕石中，因此它也被稱為“隕石鉆石”。人工合成六方金剛石，為研究隕石撞擊地球的過程以及地球內部的物質結構和演化提供了重要的研究對象。通過對六方金剛石的研究，科學家們可以更好地了解地球的形成和演化歷史，解開地球深處的奧秘。

消息來源：《央視新聞》8月1日報道《我國合成世界首顆“超級鉆石”》