鑽石通常有兩種「口味」：立方結構，具有珠寶價值； 以及一種堅韌的「六角形」晶體，稱為朗斯代爾石。
科學家發現，形成立方體需要更多的能量先前意識到的，解決了長石榴石如何形成的難題，並有可能幫助我們合成更硬的晶體。
要製造鑽石，您只需將石墨擠壓到約 20 吉帕斯卡（或幾乎是大氣壓力的 200,000 倍）的壓力，就會產生兩種不同的碳排列之一。
在壓力略低於 20 吉帕斯卡的情況下，碳原子往往會重新排列成六方晶格，而當壓力更大時，碳原子會重新排列成立方結構。
但目前的模型預測我們應該在兩種壓力下看到立方體變體的形式，這促使研究人員復旦大學和上海大學在中國使用新的建模過程來發現原因。
鑽石和石墨兩種都被描述為同素異形體碳，這意味著它們都是由以不同方式連接在一起的碳原子組成的。
在石墨，每個碳原子與其他三個原子形成鍵，產生扁平的蜂窩狀片材，稱為石墨烯，很容易從相鄰樓層剝落。
施加大量壓力會擠壓這些層，使層中的碳原子可以與相鄰的片材形成黏合，將各層連接成我們所知的 3D 晶體塊鑽石。
有兩種方式可以發生這種情況？ 一種是石墨烯片沿著相同方向排列，另一種是每個連續層沿相反方向取向。
我們在訂婚戒指中享用的清晰、切割精美的鑽石通常是由排列整齊的石墨烯片製成的。
這種鑽石可以在地殼深處的上升岩漿柱中自然地冒泡，這些岩漿柱冷卻成一種稱為火成岩的類型。金伯利岩。
由交替取向的石墨烯層形成的鑽石被描述為六方晶系，並呈現為小的黃棕色晶體。
這些晶體被稱為朗斯代爾石，極為罕見，偶爾被發現為有缺陷的晶體隕石撞擊地點周圍。
問題在於，描述鑽石形成的模型預測立方鑽石應該在長石形成之前在略低於20 吉帕斯卡的壓力下形成，因為與六角形結構相比，將排列整齊的石墨烯片擠壓成立方體所需的能量被認為更少。
但是這個這不是我們所看到的事實上，這給化學家們帶來了一些需要解決的謎題。
研究人員使用一種稱為「隨機表面行走」的模擬來比較當石墨轉變為鑽石時原子形成鍵的不同方式？ 並找到依賴能量最低的中間安排的那些。
事實證明，石墨烯片和正在生長的菱形礦晶體之間的連接比石墨烯層和立方鑽石之間的連接更穩定、張力更小。
這種增加的穩定性會影響所謂的反應動力學？ 化學過程發生的速率？ 並形成六角形結構快 40 倍比立方金剛石結構。
換句話說，現有模型缺少一個關鍵步驟，導致人們假設製造立方鑽石所需的能量比製造六角鑽石所需的能量更少，而實際上製造六角鑽石所需的能量更多。
這項研究可能具有鑽石生產以外的應用，例如用於解決固體同素異形體之間其他轉變中的類似問題。
在工業中，鑽石因其硬度而備受推崇，而這正是朗斯代爾石的王者地位？ 以純粹的形式，它是難度提高 58%比它的立方表兄弟。
儘管在這種壓力下是首選形式，但它們仍然很難以有用的尺寸生產，因此相當稀有。
“雖然立方金剛石在日常生活中很常見並且是一種非常有用的材料，但六方金剛石也可能非常有用，”研究員劉志攀在 Phys.org 上告訴 Lisa Zyga。
「雖然在隕石中可以找到六方鑽石，但實驗中尚未實現六方鑽石大晶體的生產。因此，人們預計，如果生產出大六方鑽石晶體，將會比立方鑽石更珍貴。”
另一方面，一些研究人員認為越小越聰明，希望生產奈米級六角形鑽石，認為它們比較大的晶體更堅固。
我們想要哪種鑽石？ 無論是立方體還是六角形，大還是小？ 至少我們現在對它們的形成方式有了更好的了解。
這項研究發表在美國化學會雜誌。
