钻石家族迎来了它的最新成员-旁晶钻石

钻石正迎来一个新时代:美国的一个科学家团队制造出了一种新型钻石，它同时具有无定形和晶体性。与此同时，中国的一个团队已经批量制造出了无定形钻石。

钻石以其惊人的结晶度、极高的硬度和闪闪发光的美丽而闻名。但是，在原子结构中没有相同晶体规则的非晶态非晶态钻石，对一些科学家来说更加珍贵，因为它具有潜在的材料特性:它超硬，具有良好的导热性，并且可以调整为更多未知的特性。但到目前为止，只有最小的尘埃状无定形金刚石颗粒被制造出来。现在，在地球两端工作的两个团队已经采取措施，使进一步研究这些材料成为可能，其中一个团队甚至提出了一种新的钻石形式。

霍华德盛在美国乔治梅森大学，他和他的团队制造出了副晶体钻石。副晶体材料是无定形的，在其结构中没有任何长范围的秩序，但也有口袋的有序结构在体内的纳米晶体形式。在此之前，副晶体只是一个理论概念。但是通过加热和挤压C₆₀将富勒烯或巴基球的温度高达1800K，压力为30GPa，盛的团队发现他们可以制作毫米大小的副晶金刚石样品。¹

在副晶体形态下，非晶金刚石基质具有纳米级的六边形或立方晶体，就像天然金刚石一样分散在整个基质中，解释说阿方索·圣米格尔法国里昂克劳德伯纳德大学Lumière Matière研究所，他没有参与这项工作。纳米晶体使非晶态基质具有一定的中程有序——就像玻璃一样——但没有像天然钻石这样的真正晶体材料那样的长程有序。如果这些纳米晶体的混合物可以随意改变，那么这可能意味着大量的新材料。圣米格尔说:“根据纳米晶体的大小，他们可能开辟了合成一系列材料的道路。”

盛教授说，这种副晶体金刚石的原子结构不同于其他被充分研究过的晶体和非晶态固体，他很想知道其他材料是否也可能是副晶体。“有必要知道这种准晶体状态的固体是否存在于其他材料中碳盛说。

当天出版的是作品Minggyuang么中国吉林大学超硬材料国家重点实验室的研究人员及其同事也使用富勒烯制造了另一种非晶金刚石，其数量比以往任何时候都要多。²他们还使用巴基球，在450到1200摄氏度之间，在20到37GPa的压力下加热。这使得巴基球坍塌并聚合。由此产生的毫米大小的非晶钻石比任何其他钻石材料都要硬得多，而且弹性模量也很高——这是一种衡量材料在不变形的情况下承受多大压力的指标。研究小组认为六边形结构继承自C₆₀负责这些特殊的属性。

对这两种新材料来说，关键在于电子成键的方式——这是轨道杂化的结果。晶体金刚石的碳原子中的电子是sp^3.杂化，使每个碳原子形成四个键。相比之下，石墨和用于制造非晶态金刚石的巴基球是稀有的²杂化后，原子与其他三个原子结合成六角形晶格，形成薄片或巴克敏斯特富勒烯。

在这两个团队的努力中，非晶态金刚石的键合是无序的，但是sp^3.杂交。这sp^3.结合带来了极端的硬度，这在两个团队的材料和晶体钻石中都能看到，但无序的结构意味着与普通钻石不同，非晶态钻石不会破碎。

虽然两个团队使用了相似的合成方法，但他们得到了两种截然不同的材料。“这很有趣，”圣米格尔说。也许它能让我们调整这些属性。