来自中国两所大学的科学家团队在实验室合成了一种比金刚石更硬的材料。
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当碳在地球内部受到极端高温和高压时，它会结晶形成钻石；最难的（虽然不一定是）地球上的天然矿物。在金刚石中，每个碳原子以四面体排列与其他四个碳原子结合。但在适当的情况下，碳可以自行排列成六角形，形成一种更坚硬的材料，称为。
由于形成朗斯代尔石的陨石撞击，我们知道了朗斯代尔石的存在。
1891 年，科学家在检查亚利桑那州迪亚布罗峡谷的一块陨石时报告称在其中发现了“硬颗粒”。之后，1939年，这些坚硬的颗粒被证实是钻石、石墨和一种以前从未见过的新物质的混合物，这种物质现在被称为朗斯代尔石，以晶体学家凯瑟琳·朗斯代尔教授的名字命名。
起初，科学家们预计这种不寻常的材料是具有六方结构的钻石，而不是我们习惯的经典立方钻石。然而，研究小组在研究 2022 年的陨石样本时发现，它们是由纳米结构的六方和立方钻石组成，中间有类似石墨烯的生长。从技术上讲，该样品是一种辉石，其中两种矿物同时生长，导致晶体结构的有序性较低，充满堆叠“错误”。
研究小组在论文中写道：“有证据表明，这些‘钻石’是由初始石墨的冲击压缩形成的。”他们的论文。 “从拉曼光谱中注意到，一些晶粒内的一些区域表现出结晶立方金刚石的特征尖峰，表明这些晶粒在冲击事件期间已达到足够高的温度以完成热力学转变。”
陨石能够以如此大的力量撞击，从而产生六角形钻石，这真是太棒了，它还为科学家们提出了合成它们的前景。
“凭借潜在的卓越机械性能和有趣的结构，菱形矿也引起了材料科学领域的强烈研究兴趣，”新团队在他们的论文中解释道。 “理论计算表明，HD [六方金刚石]甚至可能超过立方金刚石 (CD)，后者是当今自然界已知的最硬且最不可压缩的材料。”
研究人员过去已经能够使用旨在模仿这些“超级钻石”自然生产的冲击压缩技术来生产它们。然而，在这个过程中，他们最终也得到了大量的石墨和钻石。在新的工作中，团队利用压力和温度来制造菱形矿，优化了生产条件。
研究小组在研究中解释道：“理论计算表明，CD的总能量略低于HD的总能量，并且当从石墨前驱体开始时，直接石墨到CD转变的能垒略低于石墨到HD转变的能垒，因此CD通常是主要产物。”
“为了克服HD生长的不利因素，我们通过中间后石墨相从石墨合成HD，其中层间键合可以锁定压缩石墨中的近AB堆叠，并阻碍高温刺激期间各层的进一步滑动，有利于HD的形成。我们的实验和模拟都表明，除了后石墨相的形成之外，温度梯度的存在对于HD合成也至关重要。”
以及可能为新型超导体铺平道路，并且能够承受周围58%比钻石承受的压力更大，在实验室生产这种材料可以告诉我们天然朗斯代尔石的形成过程。
“例如，地球上很少发现天然朗斯代尔石，因为行星内部很少能提供合适的条件，”研究小组总结道。 “更重要的是，HD 优异的热稳定性和超高硬度表明其工业应用的巨大潜力，为这种卓越材料提供了机会。”
该研究发表于自然材料。
