制造高质量，均匀的纳米钻石而不会爆炸

超均匀的纳米钻石——在药物输送、传感器和量子计算机处理器等领域有着重要的应用——已经在没有爆炸的情况下被制造出来。这项工作在美国圣地亚哥举行的美国化学学会春季会议上进行了现场演示。

制造纳米钻石的传统方法是引爆炸药三硝基甲苯装在密封的不锈钢容器中。爆炸将爆炸材料中的碳变成微小的钻石颗粒。然而，这种爆炸是粗糙的，很难控制，而且它产生的钻石大小不均匀。

“这是一个极其剧烈且不受控制的过程，这也意味着很多我们不希望在钻石中出现的东西最终会出现在钻石中，”他解释道郝严他是该项目的首席研究员，就职于美国北德克萨斯大学。“所以，你有很多无法控制的缺陷和杂质，最终你得到的更多是一堆煤烟，而不是你想象中的钻石。从化学家的角度来看，我们希望开发出一种更可控的方法。”

严和他的团队意识到，钻石是在地幔中形成的，地幔中有很多铁碳化合物，包括碳化物和碳酸盐，当碳化物和氧化铁反应时，钻石就会生长。因此，他们设计了一个化学过程来模拟地球表面下的环境。

研究人员制造了均匀的碳化铁纳米颗粒，然后将它们点缀在氧化铁基质中。然后他们将其置于高压高温环境中。这些化合物反应生成了非常均匀的纳米钻石，宽2纳米，两者之间的差异小于1纳米。

这项技术还可以用于在完美的晶体中制造有益的单原子缺陷。事实上，当这些材料在金刚石结构中有缺陷时，例如替换相邻结构时，它们甚至可以更有用碳原子与氮等元素结合．

Yan解释说，这项工作最令人兴奋的方面之一是，它证明了控制钻石生长的可能性。他说:“这种材料不能在烧杯中合成，因为它需要高温高压条件。”“但我们在这里展示的是，化学的合理设计仍然有空间来指导我们精确地制造这种纳米材料。”

Yan的团队所做的工作是在实验室规模上进行的，但他说，用于制造这些纳米钻石的条件与宝石行业使用的条件相似。唯一的区别是使用的前驱体。他说，因此，要扩大这种反应，所有的基础设施都已经具备了。他的团队已经在与研究人员和工业合作伙伴联系，试图证明他们开发的方法可以扩大规模，生产克甚至公斤量的均匀、高质量的纳米钻石。

“在自然、平衡的条件下使用金属碳化物合成纳米金刚石材料是一个好主意，”他说彼得Pauzauskie他是美国华盛顿大学材料科学与工程教授，没有参与这项研究。“如果作者的目标是在基于铁的不同氧化态的磁点缺陷中掺杂纳米金刚石材料，这尤其吸引人。”然而，他指出，量子传感中的许多应用都需要不含核或电子自旋缺陷的纳米金刚石，因此所创造的材料可能需要后续处理，以从其表面去除铁原子，类似于爆炸纳米金刚石材料。

Pauzauskie还指出，他还不能从透射电子显微镜图像中得出结论，作者确实制造出了钻石。他说:“如果它们能包括电子衍射、x射线荧光和/或电子能量损失谱，以检测钻石在~302 eV时电子态密度的第二间隙，那就太棒了。”“我见过几篇声称合成了纳米金刚石的论文，但实际上作者只合成了金属纳米晶体(铜、铁等)，而不是纳米金刚石。”