11 月 29 日訊息，據北京高壓科學研究中心公眾號訊息，由北京高壓科學研究中心的緱慧陽研究員帶領的國際研究小組在高溫高壓條件下，合成了一種新形態的金剛石 —— 次晶金剛石 （Paracrystalline diamond），這種新形態的結構填補了非晶結構和晶體結構之間原子排列尺度上的缺失環節。此成果猶如科學的羅賽塔石，對深層次理解非晶材料的複雜結構提供瞭解密的鑰匙。相關成果於近日在《自然》發表。

圖釋：由亞奈米尺寸次晶為主要構成次晶金剛石。

一般來說，根據是否存在長程週期性，把固體分為結晶態和非結晶態。然而，當晶體中的長程有序度顯著降低時，理解這兩種狀態之間的差別變得異常困難，特別是對於強共價和類共價固體。為了探索這一結構之謎，理論科學家們提出了一種“次晶態”的結構模型。這種“次晶模型”本質上是在非晶基體中引入奈米尺寸的中程有序結構

瞭解到，北京高壓科學研究中心緱慧陽研究員與合作者通過他們最新在大腔體壓機中發展的極端高壓技術，在 30 GPa，1500-1600 K 的溫壓條件下對富勒烯（C60）進行高溫高壓處理，發現壓縮的富勒烯聚合轉變成為一種高密度無序的 sp3 鍵合的碳。高分辨透射電子顯微鏡顯示樣品中存在高密度且均勻分佈的類晶體團簇（尺寸為 0.5-1.0 nm），其原子構型接近於立方和六方金剛石並且具有很高的晶格畸變，這種由亞奈米尺寸次晶為主要構成的金剛石被稱為次晶金剛石（Paracrystalline diamond）。

“次晶金剛石的發現為豐富的碳材料家族增加了一種新的結構形態，並且有利於進一步開發新型類金剛石材料”，該工作第一作者唐虎博士解釋說。“至關重要的是，這種次晶態的發現，在結構拓撲上鍊接了非晶態和晶態，對於揭示非晶材料複雜的結構本質具有深遠意義。另外，次晶態金剛石具有綜合優異的機械效能、熱穩定性以及獨特的光學特性，在高階技術領域和極端環境下具有重要的應用前景”。