研究背景与意义 - 立方金刚石被誉为“终极半导体”在科学界和工业界引起极大关注 [2] - 其多晶型体六方金刚石于1967年在陨石中被发现因此也被称为“陨石钻石” [2] - 六方金刚石独特的原子堆垛方式赋予其超越立方金刚石的硬度引起了科研人员的广泛关注 [2] - 然而六方金刚石的形成源于陨石撞击的极端条件过程短暂且概率极低其能否独立稳定存在长期以来存在争议且对其物理性质的研究仍处于空白状态 [2] 研究成果与发布 - 2026年3月4日郑州大学单崇新教授程少博教授杨西贵教授及南京大学孙建教授作为共同通讯作者在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为“Bulk hexagonal diamond”的研究论文 [2] - 该研究成功合成出了纯相六方金刚石块材并精确解析了其晶体结构揭示了其全新的相变机制 [3] 研究方法与过程 - 郑州大学金刚石材料与器件团队历时五年潜心研究从设备研制入手开发出大腔体单轴高压技术并利用该技术合成出导电金刚石材料 [5] - 以高定向热解石墨为前驱体提出石墨层受限滑移的思路在20 GPa，1300 ℃条件下成功制备出毫米尺寸的纯相六方金刚石 [5] - 通过结合先进的结构表征和理论模拟研究团队系统解析了合成的六方金刚石的晶体结构与成键特征获得了清晰的原子级分辨图像证实了其为六方晶系金刚石并阐明了其从石墨转变的途径从而揭示了六方金刚石的全新相变路径 [5] 材料性能表征 - 基于所获得的六方金刚石材料研究团队进一步系统表征了其力学性能 [5] - 结果显示块体六方金刚石的维氏硬度和剪切模量均优于传统的立方金刚石且具有较高的热稳定性 [5] 研究影响与展望 - 这些发现解决了长期以来关于六方金刚石作为独立碳相存在的争议并为石墨到金刚石的相变提供了新的见解 [6] - 为未来在先进技术应用中对六方金刚石的研究和实际应用铺平了道路 [6]