เพชรทรงหกเหลี่ยมที่มีความแข็งมากกว่าเพชรถึง 60% วางจำหน่ายแล้ว

เพชรเป็นที่รู้จักกันมาโดยตลอดว่าเป็นสสารที่แข็งที่สุดในธรรมชาติ แต่สถานะนี้อาจกำลังถูกพลิกกลับ ทีมวิจัยชาวจีนเพิ่งตีพิมพ์บทความในวารสาร (Nature)การศึกษาที่ก้าวล้ำซึ่งตีพิมพ์ในวารสารประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์วัสดุคาร์บอนเชิงทฤษฎี แข็งกว่าเพชร 60%ความสำเร็จนี้ไม่เพียงแต่ท้าทายภูมิปัญญาแบบเดิมเท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับวัสดุที่แข็งเป็นพิเศษในอนาคตและแอปพลิเคชันด้านเทคโนโลยีขั้นสูงอีกด้วย

ความแตกต่างระหว่างเพชรและเพชรหกเหลี่ยม: โครงสร้างลูกบาศก์เทียบกับหกเหลี่ยม

เพชรแบบดั้งเดิมมีโครงสร้างตาข่ายลูกบาศก์ โดยอะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมจะสร้างพันธะโควาเลนต์ sp³ ที่เสถียรกับอะตอมคาร์บอนสี่อะตอมที่อยู่ติดกัน ก่อให้เกิดโครงข่ายทรงสี่หน้าที่แข็งแกร่ง การจัดเรียงเช่นนี้ทำให้เพชรมีความแข็งเป็นพิเศษและมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยม

อย่างไรก็ตาม ย้อนกลับไปเมื่อ 60 ปีก่อน นักวิทยาศาสตร์ได้ทำนายโครงสร้างคาร์บอนอีกรูปแบบหนึ่งไว้ นั่นคือ เพชรหกเหลี่ยม ซึ่งมีโครงสร้างตาข่ายหกเหลี่ยม ซึ่งแตกต่างจากเพชรลูกบาศก์ ในทางทฤษฎี โครงสร้างนี้มีคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่า แต่การสังเคราะห์ในสถานะบริสุทธิ์นั้นเป็นเรื่องยากเสมอมา

HD ตามธรรมชาติ: หลักฐานจากอวกาศ

ในธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเพชรรูปหกเหลี่ยมปริมาณเล็กน้อย ณ จุดที่อุกกาบาตพุ่งชน ตัวอย่างเช่น ลอนส์เดลไอต์ ซึ่งเป็นเพชรรูปหกเหลี่ยมที่พบตามธรรมชาติ พบในหลุมอุกกาบาตไดอาโบลในรัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา แร่เหล่านี้มักก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออุกกาบาตพุ่งชนกราไฟต์

อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างจากธรรมชาติเหล่านี้มักผสมกับเฟสคาร์บอนชนิดอื่น เช่น กราไฟต์และเพชรลูกบาศก์ และมีอนุภาคขนาดเล็กมากและมีความบริสุทธิ์ต่ำมาก ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในสาขาวิชาวัสดุศาสตร์ได้

ความก้าวหน้าทางการวิจัย: การสังเคราะห์เพชรหกเหลี่ยมบริสุทธิ์จำนวนมากสำเร็จ

หลังจากการทดลองซ้ำแล้วซ้ำเล่าเป็นเวลาแปดปี ทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แรงดันสูงปักกิ่งได้สังเคราะห์ผลึก HD ที่มีความบริสุทธิ์เกือบ 100% สำเร็จ ผลึก HD นี้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มิลลิเมตร และหนา 70 ไมครอน นับเป็นตัวอย่างทดลองที่มีขนาดใหญ่และบริสุทธิ์ที่สุดจนถึงปัจจุบัน

นักวิจัยใช้ กราไฟท์ผลึกเดี่ยวคุณภาพสูง เป็นวัตถุดิบ มีการใช้แรงดันที่สม่ำเสมออย่างยิ่งและสภาวะอุณหภูมิสูงในเซลล์ทั่งเพชรพิเศษ (DAC) และแท่นกดหลายทั่งเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมการตกของอุกกาบาต ในขณะที่โครงสร้างได้รับการยืนยันโดยใช้เทคนิคซินโครตรอนและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน นี่เป็นครั้งแรกที่มีการผลิตคริสตัล HD ที่มี ขนาดใหญ่ โครงสร้างสมบูรณ์ ในสภาพแวดล้อมในร่มได้สำเร็จ

ความลับของโครงสร้างโมเลกุล: พันธะระหว่างชั้นที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

โดยใช้เทคนิคขั้นสูง เช่น รามาน และสเปกโตรสโคปีอินฟราเรด ทีมงานได้ค้นพบว่าพันธะคาร์บอนทั้งหมดในโครงสร้าง HD เป็นพันธะ sp³ σ และไม่มีพันธะ sp²เลย (ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของกราไฟต์)

ในการทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์ เพชร HD แสดงค่าที่ ซึ่งสูงกว่าค่าความต้านทานการเสียรูปพลาสติกของเพชรแบบดั้งเดิมที่ อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าคุณสมบัติแข็งพิเศษของเพชร HD ไม่เพียงมีอยู่ในทางทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังสามารถยืนยันได้ด้วยการทดลองอีกด้วย

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ของ HD: จากเครื่องมือขุดเจาะไปจนถึงเทคโนโลยีควอนตัม

หากสามารถผลิตวัสดุ HD ในปริมาณที่หนาขึ้นและมากขึ้นในอนาคต ศักยภาพในการนำไปใช้งานของวัสดุเหล่านี้ก็จะมีมากมาย ประการแรก วัสดุเหล่านี้อาจนำไปใช้เป็นวัสดุเครื่องมือที่มีความแข็งสูงในการขุดเจาะพลังงานความร้อนใต้พิภพ การสกัดแร่ในระดับลึก และชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่ทนทานต่อการสึกหรอสูง

นอกจากนี้ เนื่องจากมีความเสถียรเชิงกลสูงและโครงสร้าง sp³ ที่สมบูรณ์แบบ HD จึงอาจมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ควอนตัม ระบบไมโครอิเล็กโตรแมคคานิกส์ (MEMS) และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูงอีกด้วย

มันเป็นมากกว่าแค่เพชร: ก้าวสำคัญทางวิทยาศาสตร์และอนาคตของวัสดุ

ชื่อเพชรมาจากคำภาษากรีก “adámas” ซึ่งแปลว่า “ไม่มีวันพ่ายแพ้” การค้นพบเพชรรูปหกเหลี่ยมนี้อาจนิยามความเข้าใจของเราเกี่ยวกับ “สสารที่แข็งที่สุด” ใหม่ ไม่เพียงแต่เป็นก้าวสำคัญในศาสตร์วัสดุศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นสัญลักษณ์แห่งความก้าวหน้าอีกขั้นหนึ่งในความสามารถของมนุษยชาติในการท้าทายขีดจำกัดของธรรมชาติอีกด้วย

โดยการปรับปรุงเงื่อนไขของกระบวนการให้ดียิ่งขึ้น เพิ่มความบริสุทธิ์ของสารตั้งต้น และควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความดันและอุณหภูมิ หวังว่าจะสามารถผลิตวัสดุคาร์บอน แข็งกว่าเพชร จำนวนมากได้ในอนาคต ซึ่งจะช่วยวางรากฐานที่มั่นคงยิ่งขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูงและยุคควอนตัม

อ้างอิง:

• ธรรมชาติ (2025) ดอย: 10.1038/s41586-025-09343-x
• แข็งกว่าเพชร 60% นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์เพชรหกเหลี่ยมจำนวนมากได้สำเร็จ
• นักวิทยาศาสตร์ออกแบบซูเปอร์ไดมอนด์ที่มีโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยมตามที่คาดการณ์ไว้ในเชิงทฤษฎี

สำหรับการบด เรามีการปรับแต่งตามความต้องการในการประมวลผล เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเรา เราจะมีคนที่จะตอบคำถามของคุณ

หากคุณต้องการใบเสนอราคาแบบกำหนดเองโปรดติดต่อเรา

เวลาทำการฝ่ายบริการลูกค้า : จันทร์ – ศุกร์ 09:00~18:00 น.

โทร : 07 223 1058

หากมีข้อสงสัยหรือคำถามที่ไม่ชัดเจนทางโทรศัพท์ โปรดอย่าลังเลที่จะส่งข้อความส่วนตัวถึงฉันทาง Facebook ~~

เฟซบุ๊ก HonWay: https://www.facebook.com/honwaygroup

คุณอาจสนใจ…