東京大學的研究人員開發了一種新方法，利用電子輻射來製造合成鑽石。這項技術有望為強大的成像和分析技術鋪平道路。當前，鑽石通常是在極端的熱和壓力條件下形成的，例如地球深處，或通過一種稱為化學氣相沉積的控制生長過程來製作。然而，這個由中村英一教授領導的日本團隊卻發現了一種以相對低壓的方式來創造微小鑽石（奈米鑽石）的方法，這一方法利用了電子束。
他們的起始材料是金剛烷，一種籠狀碳氫化合物，其基本的四面體碳骨架與鑽石相同。在金剛烷中，碳原子以類似鑽石的排列方式存在，但每個碳原子都被氫原子封閉。正如研究團隊所解釋的，將金剛烷轉變為鑽石需要去除氫原子（打破碳—氫鍵），同時還需要將碳原子連接在一起（形成新的碳—碳鍵）。為了實現這一目標，研究團隊在透射電子顯微鏡（TEM）內部使用電子束，細心地「擊打」金剛烷晶體。
這一合成鑽石的突破性成果顯示，計算數據提供了“虛擬”的反應路徑，但中村教授表示他希望親眼看到這一過程。「不過，TEM專家的共識是，當電子束照射到有機分子上時，它們會迅速分解。自2004年以來，我的研究一直是在不斷努力證明相反的觀點。」他補充道。與普遍認為的會摧毀分子不同，電子束促使氫原子脫離，碳原子連接在一起，從而慢慢建立起鑽石晶格。在這一過程中，氫氣被釋放，並形成了直徑約 10 奈米的無缺陷奈米鑽石。這一新工藝不需要壓碎的高壓或灼熱的高溫，這是其一大優勢。
此外，這一受控的電子輻射是在適度的條件下進行的，而大多數情況下，TEM通常會在電子束下摧毀有機樣本。然而，這一新技術不僅沒有摧毀它們，還實現了可控的化學反應，這對顯微鏡學來說具有革命性的意義。值得注意的是，研究團隊發現金剛烷是關鍵，因為其他碳氫化合物並不適用。其類鑽石骨架使得它成為理想的前驅物。
展望未來，這一新技術在多個行業中可能具有有趣的應用。例如，它可以用於開發新的量子技術，奈米鑽石可以承載「顏色中心」（微小缺陷），這些缺陷可用於量子計算機和傳感器。此外，它還可應用於表面工程和光刻，提供用電子束「書寫」材料的新方法。在天體化學領域，這一想法也可能有助於解釋隕石和岩石中的鑽石可能是通過宇宙粒子輻射形成的，而不僅僅依賴於熱和壓力。從更宏觀的角度來看，這項發現顛覆了長期以來的信念，即電子束只會摧毀有機分子。中村教授的團隊證明了，通過合適的分子設計（如金剛烷），電子束可以驅動高度特定的化學反應，開創奈米材料合成和電子顯微鏡學的新領域。這一鑽石合成的例子充分展示了電子並不會摧毀有機分子，而是讓它們經歷明確的化學反應，只要在被輻射的分子中設置合適的性質即可。該研究成果已在《科學》期刊上發佈。
