人造金刚石是在室温下获得的。免费技术图书馆新闻

室温下获得的人造金刚石

23.11.2020

新技术使合成人造钻石成为可能，无需强烈加热，甚至可以获得具有特别强晶体的最稀有的朗斯代尔石。

在自然条件下，钻石是在地球深处形成的。它的形成需要很长时间，需要高压和1000°C以上的加热。尽管该过程仍然在巨大的压力和温度下进行，但可以更快地获得合成钻石。直到现在，科学家们才学会了不用加热，他们已经开发出在普通室温下合成钻石的方法。

碳原子可以形成多种结构——从扁平的黑色石墨烯到超强透明的金刚石。但钻石也不同：其晶体中的颗粒不仅可以组合成“经典”立方，还可以组合成六方晶格，形成一种特殊形态的金刚石——朗斯代尔石。它甚至比立方更难，但在自然界中却很少见。是的，而且在实验室中更难获得它。

然而，由澳大利亚国立大学教授乔迪布拉德比领导的一个国际科学家团队成功地在不使用高温的情况下合成了立方和六角形钻石。作为一项规则，他们试图通过其热量和巨大压力人为地重建地球内部的条件。然而，这一次，物理学家转向了另一种形成钻石的自然机制——陨石。

由于天体的强大影响，这些晶体确实可以从碳中出现，不仅在地球上，而且在太空中。假设温度不如剪切力重要，因此材料的不同层会受到指向不同方向的力。想象一下用力推入一张腿松动的桌子：桌面向一个方向移动，腿向相反方向移动。

因此，作者设计了一种装置，可以用强大的剪切力和巨大的压力作用在石墨样品上。在电子显微镜下检查样品后，他们发现了金刚石晶体。立方晶体在朗斯代尔石层之间形成了最薄的“毛细管”。这个过程只用了几分钟，科学家们希望它可以最终用于工业应用和大规模合成这种极其耐用的材料。

甚至可以通过进一步增加剪切力，降低形成晶体所需的压力。到目前为止，这需要大约 80 GPa——正如作者所指出的，“这个压力相当于 640 头非洲大象在芭蕾舞足尖鞋的脚趾上保持平衡的重量。”

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