中国科研团队首次合成高质量六方金刚石，硬度超越天然金刚石！

近日，吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室传来振奋人心的消息，该实验室的刘冰冰教授和姚明光教授团队携手中山大学朱升财教授，在超硬材料研究领域取得了突破性进展。他们的研究成果以“一种合成六方金刚石的新方法”为题，发表在国际顶级期刊《自然·材料》上。

这项研究揭示了石墨在高温高压条件下，通过一种名为“后石墨相”的中间态，转变为六方金刚石的全新路径。科学家们不仅首次成功合成了高质量的六方金刚石块材，还发现其硬度远超普通立方金刚石，同时具备良好的热稳定性。这一发现不仅为人工合成六方金刚石提供了有效手段，还为超硬材料和新型碳材料家族增添了性能卓越的新成员。

金刚石，以其极高的硬度和独特的物理性质，被誉为“最锋利的工业牙齿”，在精密加工、资源开采等多个领域发挥着不可替代的作用。然而，六方金刚石，这种在陨石中发现的珍稀钻石形态，因其更为坚硬的特质而备受瞩目。长期以来，人工合成纯相六方金刚石一直是科学家们难以攻克的难题。

六方金刚石首次被发现于1967年的美国亚利桑那州魔谷陨石中，因其罕见和珍贵而被称为“陨石钻石”。尽管科学家们普遍认为六方钻石是由石墨在陨石撞击地球时形成的高温高压条件下转变而成，但由于形成条件极为苛刻，且六方钻石尺寸极小，与陨石共生，因此其能否独立存在一直存在争议。

吉林大学的研究团队在超高压下碳及相关材料的实验研究中积累了丰富的经验。他们通过巧妙设计高温高压实验，利用激光加温金刚石对顶砧技术，原位研究了石墨在超高压高温下的结构变化规律。研究发现，石墨在高压力区间会形成“后石墨相”高压结构，再通过局部加热成功获得了六方金刚石。

为了进一步验证这一发现，研究团队结合大尺度分子动力学理论模拟，揭示了石墨层堆叠构型对形成六方金刚石结构的关键作用。这一研究成果不仅证实了石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径，还为人工合成六方金刚石提供了理论支撑。

研究团队还自主研发了大腔体超高压实验技术，成功在高温下实现了40GPa的超高压，将原有的压力极限提升了60%。这一技术突破为高温高压材料宏量制备提供了有力支持。在30GPa、1400℃的条件下，他们成功制备出了毫米级高取向六方金刚石块材。