澳洲科学家在室温下花数分钟制造出稀有钻石

钻石的形成非常不容易,传统上碳元素得当地球深处,经过数十亿年的高压和高温才能形成,但现在一组国际团队运用新技术,成功将过程缩短至几分钟,不仅快速且可以在室温下进行。

与观赏性质的天然钻石不同,由于硬度极高且导热性佳,人造钻石(多称金刚石)经常被用做保护涂层或钻探、切削超硬材料的工具。

尽管近年已出现一些技术创新,金刚石制造多半还是得依赖超高压和高温环境,但澳洲国立大学(ANU)和皇家墨尔本理工大学(RMIT University)团队的成果完全突破了这项限制,让生产金刚石来到一个新纪元。

据研究作者、澳洲国立大学教授Jodie Bradby的说法,这项技术的突破关键在于如何施加压力。通过使用金刚石压砧(DAC)在芭蕾舞鞋鞋头大小的区域施加相当640头非洲大象的压力,促使碳原子之间发生了意外反应。

研究人员认为,除了非常高的压力,碳纤维还受到剪力的作用,这才使得碳原子在室温环境下移动形成金刚石和更稀有的蓝丝黛尔石(Lonsdaleite,六方金刚石)。

尽管天然钻石已经相当稀有,但蓝丝黛尔石更为少见,这种具有特殊平行六边形晶格的金刚石目前仅在陨石撞击处曾发现,过去人造上也仅在高温环境中成功进行,新技术首次展现出室温下短时间人工制造的可能性。

在电子显微镜观察样品中,可以看到金刚石在蓝丝黛尔石(Lonsdaleite,六方金刚石)间形成像河流的形状,皇家墨尔本理工大学教授Dougal McCulloch认为,这项新技术所创造的一切实在是太神奇了。“这是我们首次看到蓝丝黛尔石和普通钻石形成的“小河流”,确实有助我们理解它们的形成方式”。

研究小组希望未来能利用这项技术,提高人造金刚石生产的数量,特别是硬度比普通钻石高出58%的蓝丝黛尔石,若真能实现人工生产,将有潜力被用来开采超硬材料;由于新的剪切诱导形成机制能够在室温环境下作用,这项关键发现或许也将让合成其他重要纳米材料上更为容易。

(图片来源:澳洲国立大学)

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