■记者　关颖

超硬材料领域里程碑式突破！8月1日记者从中国科学院西安光机所获悉，该所超快光科学与技术全国重点实验室/条纹相机工程中心、北京高压科学研究中心领衔的联合研究团队首次在国际上成功合成出百微米-毫米级、结构有序、高纯度的六方金刚石块体样品，结合单晶X射线衍射、高分辨电子显微成像及能谱学等多种表征手段，从不同角度全面证明了六方金刚石纯相样品的成功合成。该研究成果在国际顶级期刊《自然》（Nature）上发表。

超硬材料领域里程碑式突破

金刚石因其无与伦比的硬度、卓越的热传导性以及优异的光学特性，被公认为超硬磨料、高效散热器件、生物传感器、量子计算元件和光子学器件的理想材料。1962年，国外学者理论研究表明，存在一种与立方金刚石（钻石）结构相似但性能更为优异的同素异形体——六方金刚石。

这一预测引起科学界对合成具有超硬特性且结构更趋完美的六方金刚石的持续探索。然而，63年来所有关于六方金刚石这一“超级钻石”的“发现”都局限于极小尺寸、混相或结构不清的样品，始终无法确认其作为“真正独立材料”的存在。

此次成果彻底终结了自1962年理论预言以来关于六方金刚石宏观存在性的争议，使得曾经只能在宇宙陨石中偶得一见的奇异材料，终于在实验室中被复现。

经过近10年的持续攻关，联合团队采用单晶石墨作为前驱体，在金刚石压砧内的准静水高压高温条件（2亿兆帕和1400摄氏度）下成功合成出百微米级大小、高度有序的六方金刚石三重孪晶样品。

样品合成后，西安光机所研究员罗端团队依托超高时空分辨表征技术能力优势，通过原子分辨透射电镜及电子能量损失谱测量等手段，对样品进行了深度剖析，确证其为独立、均一的“超级钻石”。

已达到工业制造领域要求

据介绍，六方金刚石具备优于立方金刚石的强度、导热、光学等性能。目前，联合团队制备的样品已达到工业制造领域要求，属超级切削和耐磨材料，可用于制造“金刚钻”。

此前，联合研究团队围绕破解石墨向金刚石转化之谜开展联合关键技术攻关，成功在原子空间与飞秒时间尺度下，完整捕捉到石墨向金刚石转变的关键中间态与演化路径以及多种新型亚稳态结构，为前述成果奠定了原子尺度表征技术实现手段。

西安光机所与北京高压科学研究中心长期在超快与高压科学交叉领域保持深度合作关系，为推动极端条件下物质行为的研究迈向更高维度不懈努力，同时为探索新材料提供全新范式。