鉆石就是金剛石，大家都知道它是自然界最硬的物質(zhì)，但實(shí)際上金剛石因內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的不同又分為很多種，其中有一種叫做六方晶系金剛石的種類，又名朗斯代爾石（也有叫做藍(lán)絲黛爾石，六方金剛石），硬度要比普通金剛石硬50%甚至更多。

?這種鉆石的晶體結(jié)構(gòu)首先由英國(guó)晶體學(xué)家凱瑟琳·藍(lán)絲黛爾（Kathleen Lonsdale，也譯凱瑟琳·朗斯戴爾）于物理理論推論中發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為它是碳的一種同素異形體，屬于?六方晶系，其碳原子以ABAB雙層循環(huán)方式堆疊，與立方晶系的鉆石（普通鉆石，ABC三層循環(huán)）結(jié)構(gòu)不同，它的硬度更高。???

后來(lái)有科學(xué)家在一些隕石中發(fā)現(xiàn)了它，但是由于這種金剛石的形成條件十分苛刻，所以科學(xué)家一度認(rèn)為只有星際碰撞才能產(chǎn)生，比如地球上存在的六方金剛石都是由較大的小天體撞擊時(shí)產(chǎn)生的，而且其體積極小，最大的也只有微米級(jí)，需要用放大鏡才能看見(jiàn)。

但是一切皆有可能，近日我國(guó)科學(xué)界的一個(gè)大喜訊就是，這種曾只存在于隕石中的六方金剛石，如今已經(jīng)被中國(guó)科學(xué)家造了出來(lái)——2026年3月，鄭州大學(xué)聯(lián)合南京大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂刊《自然》發(fā)表重磅成果，成功合成出毫米級(jí)純相六方金剛石塊材，不僅終結(jié)了該材料長(zhǎng)達(dá)60年的科學(xué)爭(zhēng)議，更讓這種理論硬度比普通金剛石高50%的超硬材料，從“宇宙限量款”變成了可人工制備的研究實(shí)體，相關(guān)研究成果已被央視一套、環(huán)球網(wǎng)等權(quán)威媒體廣泛報(bào)道。

作為自然界物質(zhì)硬度的“天花板”，普通立方金剛石的碳原子排列成三維蜂巢結(jié)構(gòu)，三層一重復(fù)的堆疊方式讓它穩(wěn)坐硬物質(zhì)頭把交椅。但碳系物質(zhì)中的六方金剛石用碳原子玩起了“更緊湊的疊疊樂(lè)”，兩層就完成一次重復(fù)堆疊，這種看似細(xì)微的結(jié)構(gòu)差異，卻讓它能輕松抵御橫向受力的剪切破壞，理論上特定條件中在極端受力下硬度直接飆升50%以上，堪稱“比鉆石更硬的鉆石”。

而這顆“超級(jí)鉆石”的初次亮相，充滿了宇宙星際碰撞的浪漫與暴力。1967年，科學(xué)家在亞利桑那州的隕石樣本中首次發(fā)現(xiàn)它的蹤跡，研究證實(shí)，這是45億年前太陽(yáng)系中一顆小行星與矮行星相撞的產(chǎn)物：撞擊產(chǎn)生的極端高溫高壓，將天體中的石墨瞬間擠壓重組，才形成了這種特殊的六方結(jié)構(gòu)。

此后澳大利亞和英國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)也在橄輝無(wú)球粒隕石中發(fā)現(xiàn)了它的身影，但天然的六方金剛石始終以納米級(jí)、微米級(jí)的微小顆粒存在，最大的晶體也比頭發(fā)絲還細(xì)，根本無(wú)法分離和應(yīng)用，所以這種鉆石就像藏在宇宙角落里的“迷你寶藏”，看得見(jiàn)卻摸不著。

但更讓科學(xué)界頭疼的是，想在實(shí)驗(yàn)室復(fù)刻這種“宇宙奇跡”難如登天。過(guò)去60年里，無(wú)數(shù)科研人員嘗試合成六方金剛石，卻始終卡在兩個(gè)難題上：一是實(shí)驗(yàn)室的高溫高壓環(huán)境總“偏心”，更容易生成傳統(tǒng)的立方金剛石，六方結(jié)構(gòu)剛形成就容易“變形”；二是即便偶爾合成出疑似產(chǎn)物，也因尺寸太小、純度不夠，無(wú)法通過(guò)精密檢測(cè)證實(shí)其真實(shí)結(jié)構(gòu)，甚至有科學(xué)家質(zhì)疑，所謂的六方金剛石不過(guò)是有晶體缺陷的普通鉆石，導(dǎo)致這場(chǎng)爭(zhēng)論一拖就是半個(gè)多世紀(jì)。

直到中國(guó)科學(xué)家出手，才打破了這一僵局。鄭州大學(xué)單崇新教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年，不走尋常路，從“設(shè)備”到“方法”實(shí)現(xiàn)雙重自主創(chuàng)新：先是研制出大腔體單軸高壓設(shè)備，能精準(zhǔn)施加相當(dāng)于20萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的超高壓，再搭配1300攝氏度的高溫，為碳原子重組打造“專屬環(huán)境”；同時(shí)摒棄傳統(tǒng)的無(wú)規(guī)則加壓，以高純度、結(jié)構(gòu)規(guī)整的熱解石墨為原料，提出“石墨層受限滑移”思路，就像在原子尺度玩“精準(zhǔn)折紙”，引導(dǎo)碳原子層按特定方式滑動(dòng)、重組，最終成功構(gòu)筑出毫米級(jí)的六方金剛石晶體（一毫米等于1000微米）。

捎帶說(shuō)一句，另外還有消息稱實(shí)驗(yàn)中還附帶形成了極少量的納米孿晶金剛石，硬度比六方金剛石還高。

這顆“實(shí)驗(yàn)室造超級(jí)六方鉆石”的含金量，遠(yuǎn)不止“尺寸達(dá)標(biāo)”這么簡(jiǎn)單。團(tuán)隊(duì)用同步輻射X射線衍射、原子分辨率透射電鏡等“火眼金睛”，拍到了朗斯代爾石清晰的原子級(jí)結(jié)構(gòu)圖像：完美的ABAB兩層堆疊序列、規(guī)則的六角對(duì)稱晶格，還有專屬的特征衍射峰，這些“指紋級(jí)”證據(jù)徹底證實(shí)了其純相六方結(jié)構(gòu)，連曾質(zhì)疑該材料存在的國(guó)際學(xué)者都坦言，這是迄今為止最令人信服的研究成果。

而性能測(cè)試結(jié)果更讓人振奮：它的維氏硬度達(dá)114GPa，而普通金剛石的維氏硬度為70~100GPA，而且其剪切模量、彈性模量也全面超越，更難得的是，這種六方金剛石的氧化起始溫度達(dá)1121K，抗氧化性和熱穩(wěn)定性更優(yōu)異，妥妥的“硬實(shí)力拉滿”。

把“宇宙鉆石”造出來(lái)了，這事兒到底有多牛？答案藏在“從0到1”和“從微到宏”的突破里。在此之前，人類對(duì)六方金剛石的研究始終停留在“微觀猜測(cè)”階段，納米級(jí)、微米級(jí)的樣品根本無(wú)法開展系統(tǒng)性能測(cè)試，而這次合成的毫米級(jí)塊材，讓科學(xué)家終于能真正研究、測(cè)試這種材料的特性，為后續(xù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

更重要的是，團(tuán)隊(duì)還揭示了全新的相變機(jī)制，發(fā)現(xiàn)石墨層間的共價(jià)鍵能抑制層間滑移，從而穩(wěn)定形成六方結(jié)構(gòu)，這一發(fā)現(xiàn)不僅解答了“如何合成”的問(wèn)題，更為新一代超硬材料的研發(fā)提供了全新思路。

而它的應(yīng)用前景，更是遍布工業(yè)、電子、尖端科技等多個(gè)領(lǐng)域，堪稱“全能型超硬材料”。在工業(yè)領(lǐng)域，普通金剛石早已是切割、鉆探的“工業(yè)牙齒”，六方金剛石的超高硬度和抗剪切能力，能加工目前難以處理的超硬材料，讓采礦、精密制造的工具壽命和效率翻倍。

在電子領(lǐng)域，金剛石本就是導(dǎo)熱性最好的材料之一，六方金剛石的優(yōu)異熱穩(wěn)定性，能為高功率AI芯片、高端半導(dǎo)體解決散熱難題，成為電子設(shè)備的“超級(jí)散熱器”。

而在量子傳感這一前沿領(lǐng)域，其獨(dú)特的晶體對(duì)稱性可能帶來(lái)全新的量子特性，有望制造出精度更高的量子傳感器，應(yīng)用于飛機(jī)導(dǎo)航、礦產(chǎn)勘探、醫(yī)療檢測(cè)等場(chǎng)景，甚至能在GPS信號(hào)缺失的南北極地區(qū)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航。

當(dāng)然，從實(shí)驗(yàn)室合成到規(guī)模化應(yīng)用，六方金剛石還有一段路要走，目前20萬(wàn)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的制備條件意味著高成本，如何降低制備門檻、合成更大尺寸的單晶，是接下來(lái)科研人員要攻克的難題。

但這次突破的意義，早已超越了材料本身：它不僅讓中國(guó)在超硬材料領(lǐng)域掌握了核心技術(shù)主動(dòng)權(quán)，更證明了人類有能力復(fù)刻“宇宙極端條件”，把看似遙不可及的宇宙產(chǎn)物，變成服務(wù)人類的科技成果。

從誕生于人類難以企及的星際碰撞，到如今科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里的精準(zhǔn)合成，六方金剛石的故事，是宇宙的奇妙饋贈(zèng)，更是人類科研精神的最好寫照。而中國(guó)科學(xué)家的這次突破，就像為超硬材料的未來(lái)打開了一扇新門，我們有理由期待，未來(lái)這種“超級(jí)鉆石”會(huì)在更多領(lǐng)域大放異彩，讓“比鉆石更硬”的力量，成為推動(dòng)科技進(jìn)步的全新動(dòng)力。

消息來(lái)源：《大河報(bào)》3月9日?qǐng)?bào)道《比鉆石更硬的鉆石，中國(guó)科學(xué)家造出來(lái)了》
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