科學家合成超級鑽石，硬度超越天然鑽石 40%，極具工業應用潛力

來自中國吉林大學與中山大學的研究團隊近期在實驗室中成功合成出一種超硬、高品質的「超級鑽石」，其強度比天然鑽石高出約 40%，且具備卓越的熱穩定性。這項突破性成果已於本月初發表在國際權威期刊《自然材料》（Nature Materials）上。

六方鑽石：來自宇宙的啟發

傳統鑽石多為立方晶體結構，但這次研究人員所合成的，則是擁有六方晶格結構的「六方鑽石」（又稱藍絲黛爾石，Lonsdaleite），這類結構的鑽石在自然界極為罕見。最早於 1967 年，在美國亞利桑那州一顆墜落地球的隕石——形成巴林傑隕石坑的隕石中首次發現。當時科學家推測，是隕石撞擊產生的極高壓力與高溫，將石墨轉變為這種保留石墨的平行六邊形晶格結構的六邊形結構鑽石。

然而，這類天然六方鑽石極為稀少且尺寸微小，因此長期以來無法進行有效利用。過去亦曾嘗試在實驗中合成，但成功案例寥寥可數，且品質不穩定。

解鎖石墨轉化之路：後石墨相與極限條件

中國研究人員本次的成功，關鍵在於他們發現了石墨在極高壓力條件下會形成一種稱為「後石墨相」（post-graphite phase）的新結構。在這種狀態下進行加熱與及高壓力下的壓縮處理，石墨就會轉變為結晶良好、幾近純淨的六方鑽石。

實驗顯示，這種人工合成的六方鑽石可承受高達 155 GPa 的壓力，熱穩定性則可達攝氏 1100 度，遠優於天然鑽石（約 100 GPa 與 700 ℃）。其物理性質也顯著優於傳統小於 100 奈米的奈米鑽石。

工業應用與未來展望

研究團隊指出，這種超硬材料在高強度加工、精密鑽孔、切割工具等領域有極高的應用潛力。此外，美國的研究也支持六方鑽石可能比立方鑽石更堅硬，進一步提升其在高端製造業的價值。

除了工業用途外，有科學家提到，六方鑽石未來甚至可能成為珠寶市場上的新選擇，例如被應用於訂婚戒指等高端飾品，其獨特結構和稀有性或可作為傳統鑽石的替代品。

這項突破不僅為人類理解石墨轉化為鑽石的過程提供了新的理論框架，也為未來開發新型超硬材料提供了實驗依據和技術路徑。

參考文獻

• 科學家研發超硬鑽石，強度比天然鑽石高 40%
• Scientists make ‘super diamond’ 40% harder than real thing

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