钻石家族欢迎新成员——亚晶状的钻石

钻石是有一个时刻:一种新型的钻石,无定形和结晶的同时,已经由一组科学家在美国。同时,非晶钻石都是批量生产出来的中国团队。

钻石以惊人的结晶度,极端的硬度和闪闪发光的美丽。但非晶的,非晶钻石,不具有相同的晶体原子结构规律,对一些科学家更珍贵,因为它潜在的材料特性:ultrahard,伟大的导热系数,可以调到更多属性。但直到现在,只有最小的尘埃粒子的非晶钻石生产。现在,两个小组工作的两侧世界已经采取措施,将有可能进一步调查这些材料,和其中一个团队甚至想出一种新形式的钻石。

霍华德盛美国乔治梅森大学和他的团队做了次晶的钻石。一次晶的材料既非晶态,无长程有序的结构,然而也有口袋的有序结构的形式nanocrystallites散装。直到现在,次晶是一个理论概念。但通过加热和压缩C₆₀富勒烯、巴克球的温度高达1800 k和压力30 gpa,盛的研究小组发现他们可以使millimetre-sized亚晶状的钻石样品。¹

亚晶状的形式,一个矩阵的非晶金刚石纳米级晶体六角形或立方就像天然金刚石分散在,解释道阿方索San Miguel吕米埃Matiere研究所,克劳德·伯纳德•里昂大学1,法国,谁没有参与这项工作。nanocrystallites给无定形矩阵一些中程秩序——就像一个玻璃,但没有长期的订单,你会看到一个真正的像天然金刚石晶体材料。如果这些nanocrystallites的混合物可以改变,那么它可能意味着大量的新材料。可能他们已经打开了材料合成一个巨大的家庭根据这些nanocrystallites的大小,“San Miguel说。

盛说,亚晶状的钻石的原子结构是不同于其他研究晶体和无定形固体,他渴望知道其他材料也可以亚晶状的。“必须知道这一次晶态固体存在于以外的材料碳说,盛。

在同一天发表的工作Minggyuang么在吉林大学超硬材料国家重点实验室,中国和同事也用了富勒烯的另一个版本的非晶金刚石数量比以往任何时候都更大。²他们还使用了巴克球,加热450至1200°C和压力下20 - 37的gpa。这使得巴克球崩溃和聚合。结果millimetre-sized明显比其他任何非晶钻石钻石材料,也有一个非常高的弹性模量,一定程度的压力你可以把多少材料下不变形。研究小组表明,六角结构继承了从C₆₀负责这些特殊属性。

关键新材料是电子的方式都是有组织的结合——轨道杂交的结果。电子在水晶钻石的碳原子sp³杂交,使每个碳原子形成四个键。石墨和巴克球用于生产非晶钻石,相比之下,sp²杂交和六角晶格中的原子债券三人能够形成平床单或巴克敏斯特富勒烯。

在这两个团队的努力,非晶钻石的结合是无序,但sp³杂交。这sp³结合带来了极高的硬度,在两队的材料,在水晶钻石,但是无序结构意味着与普通非晶钻石钻石不会碎。

虽然两队使用类似的合成方法,得到两种截然不同的材料。“这很有趣,”圣米盖尔说。也许可以让我们调整属性。”