本报讯（记者孙丹宁）近日，吉林大学教授刘冰冰、姚明光团队联合中山大学教授朱升财等人，发现高温高压下石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径。该路径下合成的高质量六方金刚石块材，具有高出立方金刚石的极高硬度和良好的热稳定性。相关成果发表于《自然-材料》。
钻石，即金刚石，由碳原子在地壳深处经受巨大压力而形成，其硬度极高，通常具有立方结构。金刚石因实现了人工合成而在诸多领域得到广泛应用，被誉为最锋利的“工业牙齿”。
在研究过程中，团队巧妙设计了高温高压实验，研究了石墨在50GPa超高压高温下的结构变化规律，发现石墨在高压力区间会形成后石墨相高压结构，再通过局部加热即可成功获得六方金刚石。团队进一步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，证实了石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径。
随后，针对六方金刚石块体的高压合成，团队在超高压组装体中引入热导率不同的高硬度材料，高压下产生温度梯度，在30 GPa、1400℃的条件下，成功制备出毫米级高取向六方金刚石块材。此外，团队发现六方金刚石具有出色的物理性质，硬度高达155±9GPa，是天然金刚石的1.4倍以上，真空环境下其热稳定性可以达到1100℃，优于纳米金刚石的900℃。
该成果不仅提供了一种纯相六方金刚石人工合成的有效途径，为突破立方金刚石的应用局限提供了可能，也对深入了解陨石中钻石的具体来源和重大地质事件具有重要意义。
相关论文信息：
10.1038/s41563-025-02126-9
