21:54 2021年01月23日
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自然環境中,鑽石在地核深處形成。鑽石的形成需要很多時間,需要很高的壓力和1000°C以上的高溫。

人造合成鑽石需要的時間就少得多,但過程中依舊需要高壓和高溫。但如今,科學家想出了不在高溫下就可合成鑽石的方法,他們在《Small》雜誌上發表了關於在普通室溫中合成鑽石的文章

碳原子可以形成各種各樣的結構:從二維的黑色石墨烯到超堅硬的透明鑽石。然而鑽石也各不相同,不但可以是「經典」立方體結構,還可能是六方晶格結構,形成特殊的六方金剛石。六方金剛石比立方金剛石更堅硬,但在自然界中更罕見,在實驗室中也更難獲得。

然而,澳大利亞國立大學教授朱蒂·布拉德(Jodie Bradby)率隊的科研團隊成功在非高溫下合成了立方金鋼石和六方金鋼石。通常人工合成鑽石需要創造出如同地核的高溫高壓環境,但這一次,物理學家們注意到了另一種鑽石自然形成機制——隕石的形成機制。

天體發生強烈碰撞里,碳元素可形成鑽石,這在地球上和太空中都可以實現。據推斷,期間的溫度不如剪切力重要,剪切力會讓材料各層受到不同方向的力。例如,想象一張桌腳不牢的桌子受到大力推動,桌面向一邊移動的同時,桌腳會向另一邊移動。

因此專家設計了一種裝置,能讓石墨同時受到強大剪切力和壓力。然後科學家把石墨放在電子顯微鏡下觀察,發現了鑽石晶體。立方晶體在六方金剛石的層與層之間形成了極細的「毛細血管」。整個過程耗時僅數分鐘,科學家希望此方法能進一步完善,之後應用於工業和六方金剛石的大規模合成。

進一步增加剪切力,甚至可以降低鑽石形成需要的壓力。研究者指出,目前需要的壓力大約為80千兆帕,相當於640頭非洲大象施加於芭蕾舞鞋尖的壓力。

關鍵詞
金剛石, 鑽石
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