用碳洋葱制成的最坚硬的钻石

中国研究人员制造出了一种比天然钻石更硬、能承受更高温度的人造钻石。研究小组表示，这种新型钻石可以用来制造更高级的切割或粉碎工具，可以在更极端的条件下工作。

田永军来自燕山大学他的团队通过在2000°C和25GPa的温度下加热碳洋葱(相互嵌套的同心富勒烯球体)制成了钻石，这是地球大气压力的数十万倍。由此产生的金刚石具有极高的硬度，约为200GPa，并且在比天然金刚石高近1000°C - 200°C的温度下稳定。

田说:“几十年来，科学界一直梦想着合成比天然钻石更坚硬的新材料。”他说，通常的方法是尝试在材料的微观结构中创造越来越小的颗粒。晶粒之间的边界就像内部的支撑物，可以加强材料的强度，所以晶粒越小，硬度越高。金刚石的颗粒只有几十纳米，可以通过高温加热石墨制成。但是田的团队的钻石的超强强度来自于被称为纳米孪晶的颗粒内的超细结构——微小的晶体片段在被称为孪晶边界的界面上相互镜像。除了增加硬度，纳米孪晶还引入了压应力，使金刚石更抗氧化，这意味着它可以承受更高的温度。

一些研究小组曾尝试制造纳米孪晶钻石，但没有成功。在这种情况下的突破是使用碳洋葱作为起始材料。“在金刚石形成过程中，形成纳米孪晶结构需要两个条件——高成核速率和低生长速率，”Tian解释道。“我们研究中使用的洋葱碳前体含有褶皱层和堆积断层，这为金刚石成核提供了理想的位置，并确保了高成核率。洋葱碳的球形排列也会产生额外的内部压力，阻碍生长速度。”

由于其优越的硬度和热稳定性，这种新型金刚石可以成为制造工业工具或科学仪器的理想选择，例如在更高温度下工作的金刚石砧单元。该小组目前正致力于使用更细的碳洋葱来降低制造钻石所需的压力，这样它们就可以更容易地制造出来。

“如果他们能开发出一种大批量生产的技术，这看起来确实很有前途，”他说Ho-Kwang毛他是美国华盛顿卡内基研究所的教授，也从事过超硬材料的研究。他说，这是很多人长期以来一直在努力实现的目标，而这群人似乎已经做到了所有方面。

更正:2014年6月12日，标题被更新为“有史以来最坚硬的钻石由碳洋葱制成”，因为“最坚硬”这个词被错误地使用了