钻石可以被挤压成更坚硬的东西。 现在我们知道该怎么做了。

对一种难以捉摸的碳分子的模拟可能会为在实验室中制造它铺平道路，这种碳分子的硬度将钻石抛在尘埃中。

这种结构被称为八原子体心立方 (BC8) 相，预计比金刚石（地球上已知最坚硬的稳定材料）的抗压缩性高出 30%。

来自美国和瑞典的物理学家在超级计算机上进行了量子精确的分子动力学模拟，以了解当温度升至应使其不稳定的水平时，钻石在高压下的表现，从而揭示了推动碳原子的条件的新线索。钻石进入不寻常的结构。

此前曾在地球上的硅和锗两种材料中观察到过 BC8 相。 通过推断这些材料中的 BC8 特性，科学家们能够确定该相在碳中的表现形式。

碳的 BC8 相在地球上并不存在，但人们认为它潜伏在宇宙深处的高压环境中。理论表明，它是最坚硬的碳形式，可以在超过地球大气压一千万倍的压力下保持稳定。如果它可以在离家更近的地方合成和稳定，它将开辟一些惊人的研究和材料应用的可能性。

金刚石因其原子结构而被认为如此坚硬。 它排列成四面体晶格——其中的每个碳原子都以四面体方式与其四个最近的邻居相连，与碳原子本身最外层电子的最佳配置相匹配。

“BC8 结构保持了这种完美的四面体最近邻形状，但没有金刚石结构中发现的解理面，”物理学家乔恩·艾格特说劳伦斯利弗莫尔国家实验室的。 “在环境条件下，碳的 BC8 相可能比金刚石坚韧得多。”

然而，尽管 BC8 碳应该能够在环境条件下存在，但在实验室中合成它的尝试却未能成功。 在南佛罗里达大学物理学家 Kien Nguyen Cong 的带领下，一组研究人员利用超级计算的力量试图找出这些尝试出了问题的地方。

这边境橡树岭国家实验室的超级计算机是目前世界上最快的超级计算机。 使用这个令人难以置信的硬件，该团队开发了一种模拟，描述了在非常高的压力和温度条件范围内单个原子之间的相互作用。 在 Frontier 上运行这个模拟，他们能够重现极端条件下数十亿个碳原子的演化。

结果揭示了BC8碳的合成如此难以实现的原因。

“我们预测，”物理学家伊万·奥利尼克解释道南佛罗里达大学的博士说，“只有在碳相图的狭窄高压高温区域内才能通过实验获得后金刚石 BC8 相。”

换句话说，只有一个非常小的高压和高温区域才能形成BC8碳，而到目前为止，实验还没有满足这些条件。 但另一方面，既然我们知道了这些条件，BC8 碳的合成可能最终是可以实现的。

研究人员目前正在国家点火设施进行受理论启发的实验来做到这一点……所以请关注这个空间。

研究结果发表于物理化学快报杂志。