科技日报实习记者 张佳欣
结构比较：结晶金刚石（左）和次晶金刚石（右）。右边的结构中，立方体排列的碳原子单元用绿色标记，六边形排列的碳原子单元用黄色标记，不规则结构用红色标记。
图片来源：物理学家组织网
据近日发表在《自然》杂志上的论文，来自中国、德国和美国的一个研究小组开发出一种制造不易碎钻石的方法，造出了新形态的钻石——次晶金刚石。
先前研究表明，钻石是已知的最坚硬的材料，但它却很脆，容易被切割甚至粉碎。这是因为它们的原子结构是有序的。多年来，科学家们一直试图合成既保持硬度、又不那么脆的钻石。现在，该团队已经实现了这一目标。
目前，制造钻石的方法是将碳基材料放在一个类似虎钳的装置中，将其加热到非常高的温度，并用力挤压。在这次的新尝试中，研究人员使用了同样的方法来制造一种原子结构有序程度较低的钻石。他们在其中增加了碳基材料富勒烯——也被称为巴克球，是一种完全由碳原子组成的球形中空分子。在美容界，它是备受追捧的明星成分，被誉为“自由基杀手”，具有抗衰除皱、美白淡斑等作用。
研究人员在27—30吉帕（GPa）的压力下将材料加热到900℃—1300℃之间。值得注意的是，此次施加的压力比用于制造商业钻石的压力要低得多。在加工过程中，富勒烯的球形结构被强压致塌陷，形成透明的次晶体钻石，可以在室温下被提取。
研究人员用电子显微镜观察制造出的钻石的结构，并对样品进行了X射线衍射和原子建模。在此过程中，他们发现这一新型钻石是由无序的sp3杂化碳组成的，不那么易碎。
与最近另一种新合成的相对不易碎的钻石不同，此次制造的钻石是一种次晶态金刚石。它有一个中程有序结构，即原子在短距离内有序，而非在长距离上有序，这意味着这种新的钻石不会像天然钻石那样极易被切割。
