块状六方金刚石

本文报道了六方金刚石（HD，又称蓝丝黛尔石）的首次可控批量合成。研究团队以高定向热解石墨（HOPG）为原料，在高温高压（20吉帕、1300摄氏度）条件下沿c轴加压，成功制备出毫米尺寸、纯相的块体六方金刚石。过去数十年间，六方金刚石仅在陨石撞击坑或实验室冲击实验中被零星发现，但因样品量少、混杂杂质，其本征物理性质长期缺乏确凿实验证据，学界对其是否为一种独立碳相也一直存有争议。本次研究通过X射线衍射（XRD）、球差校正扫描透射电子显微镜（STEM）、电子能量损失谱（EELS）等先进表征手段，并结合基于机器学习势的大规模分子动力学模拟，不仅明确证实了所得产物确为纯净的六方金刚石结构（空间群P6₃/mmc），还清晰揭示了石墨向六方金刚石转变的原子路径：即在各向异性压力驱动下，石墨层间发生定向键合与堆叠重构。测试表明，该块体六方金刚石的硬度略高于传统立方金刚石，且具有优异的热稳定性。这一突破性成果终结了关于六方金刚石真实性的长期科学争论，深化了人们对碳相变机制的理解，也为未来将其应用于精密加工、高端防护涂层和极端环境电子器件等前沿技术领域奠定了坚实基础。