近日，来自美国地质科学材料与能源学科研究团队的SulgiyePark和北京先进研究与先进辐射源团队的工作人员在《ScienceAdvances》上发表文章，声称已经利用“类钻石”作为前体研发出了一种激光诱导的高温高压金刚石，这是一种性能卓越的碳基纳米材料。该研究在20GPa压力下实现了2000K和900K超低温金刚石的生成。和常规碳氢同素异形体的金刚石合成工艺相比，这种新技术极大降低了金刚石合成的难度。SulgiyePark认为，这一新突破要归功于类钻石和一般钻石在结构上的相似和充分的SP3杂交。
图一
类金刚石合成金刚石的识别与表征。（A）顶图：激光加热DAC简图和示例。底图：激光加热后的样品的透射光光学图（一个DAC内部）。（B）在5、15和20GPa条件下，淬火至环境压力的金刚烷（C14H20）的代表性拉曼光谱随合成温度的升高而变化。每个拉曼光谱是从具有特定P-T值的单个激光点收集所得。（C）20 GPa 和 ~2000K条件下，triamantane合成的金刚石SEM图。形态良好的金刚石晶粒嵌入较小的结晶金刚石粒中。（D）和激光加热束方向平行的triamantane所合成的金刚石的TEM图；比例尺：1μm。（E）HRTEM图像显示了对应2.06±0.03Å的钻石（111）平面的d间距。（F）对应的被选区电子衍射图；比例尺21/nm。（G）一个金刚石晶粒的EELS表示由triamantan合成的金刚石的充分SP3杂化。（参见图s3中的石墨片SEM和EELS以及图s4中纳米金颗粒的SEM图和XRD，以及金刚石的X射线能量色散谱。图片编辑：Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.aay9405
研究人员发现，在20GPa压力下，金刚石在19微秒内快速完成转化。分子动态模拟发现剩余金刚石碳架在高温高压（P-T）下可以自行重组为类金刚石结构。此外，研究还成功绘制出了金刚石间转化的P-T条件和起始计时，清楚地解释了加快金刚石合成的化学和物理因素。
金刚石具备诸多优越的性能，是最具技术性和商业性的重要材料之一。自19世纪开始，科学家们就开始尝试金刚石的合成，并研发出了工程能效性方法和前体来合成高质量的金刚石。由于碳前驱体向金刚石的直接转化存在高能垒，通常会需要一种反应物。为理解金刚石合成工艺的内在机制，关键是要设计出一种能降低能垒和时间障的新型前体系统。
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