中國學者發現次晶態金剛石，或有助于開發新型類金剛石材料

一般來說，根據是否存在長程周期性，將固體分為結晶態和非結晶態。然而，當晶體中的長程有序度顯著降低時，區分這兩種狀態就變得異常困難，特別是對于強共價和類共價固體。

為了探索這一結構之謎，理論科學家們提出了次晶態結構模型，其本質上是在非晶基體中引入納米尺寸的中程有序(MRO)結構，即完全由中程有序的次晶組成，又不具有長程有序性。此前，一直未能在自然界或實驗中發現這種物質狀態。

近日，北京高壓科學研究中心研究員緱慧陽等在高溫高壓條件下合成了一種新形態的金剛石—次晶金剛石，填補了非晶結構和晶體結構之間原子排列尺度上的缺失環節，為深層次理解非晶材料的復雜結構提供了密鑰。

在實驗過程中，研究人員采用最新極端高壓技術，在30GPa、1500-1600K的溫壓條件下對富勒烯（C60）前驅體進行高溫高壓處理發現，壓縮的富勒烯聚合轉變成為一種高密度無序的sp3鍵合的碳。高分辨透射電子顯微鏡顯示，樣品中存在高密度且均勻分布的類晶體團簇（尺寸為0.5-1.0nm），其原子構型接近于立方和六方金剛石，且具有很高的晶格畸變，即次晶金剛石。

研究人員表示，次晶金剛石是目前非晶材料中發現的硬度和熱導率最高的材料，在高端技術領域和極端環境下具有重要的應用前景，也有助于進一步開發新型類金剛石材料。

該研究論文題為“Synthesis of paracrystalline diamond”，已發表在《自然》雜志上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04122-w

標簽： 次晶態 金剛石