科学家找到了制造钻石的快捷、简便方法

用类金刚石triamantane合成的金刚石晶体样品。

论文作者Sulgiye Park正在展示类金刚石triamantane样品及其结构模型。

在挤压和激光照射类金刚石样品后，研究人员继续利用第二束较冷的激光鉴定制造出的金刚石。

取一团白色尘土，挤进压力室中，然后用激光轰击。打开压力室，一块崭新的纯净金刚石出现了。听起来是不是有点像传说中的炼金术？近日，据《科学进展》杂志报道，美国斯坦福大学和斯坦福线性加速器中心国家加速器实验室（NAL@SLAC）的研究人员完成了这一神奇的过程。他们通过调整加热和压力条件，以原油和天然气中发现的某种碳氢分子，制造了金刚石。

多年以来，科学家们一直试图用其他材料合成金刚石。然而，这种转化需要花费大量能量和时间，反应过程中使用的金属催化剂还会降低产品质量。论文作者、斯坦福大学地球、能源与环境科学学院的博士后研究员Sulgiye Park表示：“我们希望在一个清洁系统中，在无催化剂条件下制造出纯净的金刚石。”

为了合成纯净金刚石，研究人员首先从石油中提炼出了三种粉末状物质，并在显微镜下进行了观察。斯坦福大学矿物物理学家Wendy Mao等发现，这种类岩盐粉末的笼状结构和被切割的钻石晶格非常相似。Mao说：“与金刚石不同的是，这种类金刚石粉末中含有氢元素。有了这些构筑块，我们可以让金刚石的制造更加方便、快捷。”

接着，研究人员将类金刚石样品放入金刚石压腔中挤压，然后用激光加热。最后用计算机模型分析了转变过程。斯坦福大学材料与能源科学研究所（SIMES）研究员Yu Lin说：“我们希望找到一个基本问题的答案，即笼状结构和笼数量是否会影响转化过程？”研究人员发现，具有笼状结构的类金刚石triamantane能够在极低能量下自重组形成金刚石，而且发生这种转变的时间极短，类金刚石也不会形成石墨。

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Mao总结说，虽然这种方法还不适用于大规模制造更大的金刚石，但研究人员已经对制造纯净金刚石的关键过程有了更深的认识。

编译：雷鑫宇 审稿：阿淼 责编：张梦

期刊来源：《科学进展》

期刊编号：2375-2548

原文链接：https://earth.stanford.edu/news/better-way-build-diamonds#gs.ximqnj

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