在科学界,“毫米级六方金刚石”这个名字真的是吸引了不少眼球。南京和郑州这两所大学的合作把这个研究给搞出来了,《自然》杂志也报道了这件事。团队先是找到了纳米级的颗粒,把它们叫做“陨石钻石”。这个研究团队想搞出一个纯相的毫米级的东西,花了整整五年时间才把这事儿给办妥。他们用石墨作原料,在极端条件下让它滑移,终于造出了直径约1.5毫米的纯净块体。有了这个大块头,科学家们用各种仪器给它做了仔细检查。最牛的是通过原子级分辨图像和电子能量损失谱,直接证明了这个东西就是六方金刚石,没有掺假。南京大学这边也没闲着,用机器学习搞出了个模拟模型,解释了石墨怎么变成六方金刚石。 这东西到底有多硬?实验数据说话:维氏硬度114GPa左右,杨氏模量和剪切模量也都超过了天然立方金刚石。更厉害的是它耐高温,氧化温度更高。这个成果不仅解决了六0多年的老问题,也让以后做超硬材料变得更容易。 不过这里面的人也挺有意思:单崇新、来守龙、杨西贵、程少博这四位博士就是这个研究团队的主力。他们一起攻克了这个难题。 故事发生在1967年,大家在陨石里发现了纳米级的颗粒。当时理论物理学家早就预言这种东西存在了。但是到了上世纪60年代的时候还没弄清楚到底能不能单独存在。 最后结果是非常棒的:不仅证实了“陨石钻石”的真实身份,还测出了它的硬度、刚度和热稳定性。 其实搞科研就是个不断尝试的过程:经过无数次失败后才得到纯净块体。 他们提出了“石墨层受限滑移”这个新思路:就是在20GPa、1300℃的极端条件下让石墨层滑移。 这次他们动用了同步辐射X射线衍射和球差校正透射电子显微镜这些“最强大脑”,才看到了ABAB堆叠顺序。 最后还通过机器学习驱动的分子动力学模拟解释了相变路径。 审稿人都说这是个真正令人信服的解决方案。 毫米级纯相六方金刚石的批量制备已不再是遥远愿景。 可以预见这颗来自地球深处的“新牙齿”在未来尖端技术中会发挥重要作用。