中國科學家團隊近期可能揭開了神秘的 Canyon Diablo 鑽石的秘密。這些鑽石的結構呈六角形,而非傳統的立方形,至今其形成過程仍然難以捉摸。通常情況下,鑽石是由碳原子以立方體的排列方式組成(像是疊放的樂高塊),而六角形鑽石則是更為稀有的形式,碳原子以類似蜂窩的模式堆疊,這種結構似乎是在隕石撞擊地球時產生的,伴隨著極端的熱量和壓力。
首個發現的六角形鑽石源自於「Diablo Canyon」隕石,據信這顆隕石約在 50,000 年前撞擊地球,並降落在現今的亞利桑那州。如今,中國高壓科學技術先進研究中心及中國科學院西安光學精密機械研究所的專家團隊宣稱已在實驗室中重現了這種神秘的「隕石鑽石」。
大多數鑽石是在地球表面下約 90 英里(150 公里)處形成的,這裡的溫度可超過 2,000 華氏度(1,093 攝氏度)。在這樣的深度,溫度和壓力使得碳原子以立方形的方式排列。相比之下,Canyon Diablo 隕石內含有一系列奇特的外星鑽石,這些鑽石在其劇烈的降落過程中形成。隕石內發現的鑽石擁有一種名為 lonsdaleite 的六角形晶體結構,這使得這些鑽石比「傳統」鑽石更硬,可能硬度提升達 60%。
自從這些鑽石被發現以來,科學界對於隕石鑽石是否真的存在於純淨的形式中,或這些微小晶體僅僅是立方鑽石和石墨的混合相,展開了長達數十年的辯論。早期的研究嘗試通常只能合成普通的立方鑽石或雜亂的混合物。例如,某團隊曾部分成功地使用火藥和壓縮空氣在石墨圓盤上合成它們。然而,中國團隊的成功似乎已經解決了一個長達 60 年的科學爭議。
根據報導,該團隊成功製造出純淨的六角形鑽石晶體,寬度達 100 微米,約為人類頭髮的厚度。這一成果是通過使用極為純淨的單晶石墨來實現的,因為較少的雜質意味著降低了「默認」為立方結構的可能性。科學家們在此過程中施加可控的高壓和高溫,並利用準靜水壓條件(即各方向的壓力均勻)進行實驗。他們還使用原位 X 射線技術實時觀察轉化過程,以調整條件促進六角形鑽石的生長。
這一突破被譽為六角形鑽石作為獨特且穩定結構的首個宏觀證據,並且將「超硬」的定義推向了超越傳統立方鑽石的範疇。考慮到新合成的六角形鑽石在硬度和熱穩定性方面的優越性,它可能會在製造切割工具、耐磨塗層以及高端電子設備中找到應用(鑽石是一種優秀的熱導體,能夠承受極端環境)。
中國科學院的毛霍光表示:「這種合成的六角形鑽石有望為超硬材料和高端電子設備的發展開辟新的途徑。」該研究已發表於《自然》期刊。




