新突破! 澳美研究团队用高压技术室温下数分钟内造出钻石
?在室温下生产人造钻石仅需数分钟(资料图)
天然钻石形成于地球深处高温高压条件下,通常需要数十亿年时间,而以往合成人工钻石总离不开高温。澳大利亚和美国研究人员组成的研究团队近期在室温下用短短数分钟时间造出钻石,实现突破。
研究团队室温下造出两种金刚石
美国有线电视新闻网近日报道,这支团队由澳大利亚国立大学和皇家墨尔本理工大学研究人员牵头,在相当于640头非洲大象施于芭蕾舞鞋尖上的高压条件下造出两种结构不同的金刚石。一种结构类似于珠宝上镶嵌的常规钻石,另一种类似于蓝丝黛尔石。蓝丝黛尔石又称六方金刚石,也由碳原子组成,但排列方式不同,可承受的压力比钻石高58%,具有非常高的工业价值。这种金刚石极其罕见,通常出现在陨石上,被认为是流星上的石墨坠向地球时在极端高温和高压下形成。
技术的关键在于如何施加压力
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,但澳大利亚国立大学和皇家墨尔本理工大学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、澳大利亚国立大学教授布拉德比的说法,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。
首次看到金刚石像河流的形状
天然钻石已经相当稀有,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。
在电子显微镜观察样品中,可以看到金刚石在蓝丝黛尔石间形成像河流的形状,皇家墨尔本理工大学教授杜格尔·麦卡洛克表示:“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。
综合新华社、ZAKER
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