中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)或已揭開(kāi)"惡魔峽谷"隕石中特殊鉆石的形成之謎。這種鉆石的晶體結(jié)構(gòu)呈六方晶系而非常見(jiàn)的立方晶系，其形成機(jī)制數(shù)十年來(lái)始終成謎。

普通鉆石由立方晶系排列的碳原子構(gòu)成（類似立方體堆疊的樂(lè)高積木）。但存在一種更稀有的六方晶系鉆石（原子呈蜂巢狀排列），它們通常形成于隕石撞擊地球時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓環(huán)境。

世界上首顆六方結(jié)構(gòu)鉆石發(fā)現(xiàn)于"惡魔峽谷"隕石內(nèi)。據(jù)推測(cè)，這顆隕石約5萬(wàn)年前撞擊地球，落點(diǎn)位于今美國(guó)亞利桑那州境內(nèi)。

近日，北京高壓科學(xué)研究中心與中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)宣布，在實(shí)驗(yàn)室成功復(fù)現(xiàn)了這種神秘的"隕石鉆石"。

破解隕石之謎

絕大多數(shù)鉆石形成于地表下約150公里處，該區(qū)域溫度可達(dá)1093℃以上。深部高溫高壓環(huán)境促使碳原子排列成立方結(jié)構(gòu)。

與之相反，"惡魔峽谷"隕石中的特殊鉆石形成于其墜地過(guò)程中的劇烈變化。這種被稱為朗斯代爾礦的六方晶系鉆石，其硬度比傳統(tǒng)鉆石高出近60%。

自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)界對(duì)隕石鉆石是否以純凈形態(tài)存在爭(zhēng)論數(shù)十年 —— 這些微小晶體也可能是立方鉆石與石墨的混合體。早期實(shí)驗(yàn)往往只能合成普通立方鉆石或混合晶體。曾有團(tuán)隊(duì)通過(guò)火藥與壓縮空氣沖擊石墨盤(pán)獲得部分成功，但中國(guó)團(tuán)隊(duì)的成果為這場(chǎng)持續(xù)60年的科學(xué)爭(zhēng)論一錘定音。

人造隕石鉆石誕生記

據(jù)報(bào)道，該團(tuán)隊(duì)合成的純凈六方金剛石晶體寬僅100微米（相當(dāng)于人類發(fā)絲直徑），其關(guān)鍵在于采用超高純度單晶石墨原料 —— 雜質(zhì)越少，晶體就越不易"默認(rèn)"成立方結(jié)構(gòu)。

研究人員通過(guò)可控高溫高壓技術(shù)結(jié)合準(zhǔn)靜水壓條件（即各方向壓力均勻），配合原位X射線實(shí)時(shí)觀測(cè)晶體轉(zhuǎn)化過(guò)程，動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)促使六方鉆石生長(zhǎng)。

這項(xiàng)突破首次在宏觀尺度證實(shí)六方金剛石是獨(dú)立穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)刷新了"超硬材料"的性能極限 —— 其硬度已超越傳統(tǒng)立方鉆石。

應(yīng)用前景廣闊

這種新型人造六方金剛石憑借超凡硬度與耐熱性，有望應(yīng)用于切削工具制造、耐磨涂層及高端電子設(shè)備（金剛石具備極佳導(dǎo)熱性且耐受極端環(huán)境）。中科院毛河光院士表示："該成果將為超硬材料與高端電子器件發(fā)展開(kāi)辟全新路徑。"

本研究已發(fā)表于《自然》期刊。

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