平淡钻石（立方金刚石），举例订婚适度上的钻石，具有立方晶体结构。朗斯代尔石，也称为六方金刚石，它与咱们常见的平淡钻石结构相似，但原子摆设呈六方堆积。

1967 年，好意思国地质学家在好意思国亚利桑那州巴林杰陨石坑的“魔谷陨石”碎屑中初次辩别出这种矿物，并算计是由于陨石撞击遽然产生的极点高温存高压，把陨石里的石墨平直“压”成了这种特殊的结构。他们以 20 世纪的爱尔兰晶体学家和英国皇家学会凯瑟琳·朗斯代尔（Kathleen Lonsdale）定名这种矿物，因她使用 X 射线商榷了碳的结构。

但在随后的几十年里，六方金刚石成了材料界的“阴魂”，它既让无数物理学家为之热爱，也因难以捕捉的真身而饱受质疑。

许多科学家合计，所谓的六方金刚石根底不是一种孤独的新材料，仅仅“长坏了的平淡钻石”。他们合计那些所谓的六方结构特征，其实是平淡钻石晶格里出现了宽阔孪晶和层错等纰谬导致的。

另外，自然好多实验室宣称合成了六方金刚石，但作念出来的东西老是和平淡立方金刚石混在一皆，且尺寸极其眇小（纳米级），这让怀疑论者愈加敬佩：这不外是带有结构纰谬的碎钻费力。

连年来，跟的确验技能的发展，六方金刚石的块体合成冉冉取得进展。2025 岁首，吉林大学刘冰冰培育团队在 Nature Materials 报说念了六方金刚石块材的实验制备；同庚，北京高压科学商榷中心毛河光院士团队在 Nature 发表了商榷效果，他们旁边高纯度自然单晶石墨，在高温高压要求下也见效得回了六方金刚石样品。

近日，来自郑州大学的单崇新、程少博、杨西贵等东说念主衔接南京大学孙建在 Nature 上发表了商榷效果，他们见效合成了毫米级、纯相的六方金刚石。

“咱们不仅作念出了样品，还长远揭示了背后的调控机制：合成六方也曾立方，重要在于如何通过单轴压力精确散伙石墨层的滑移。”这项商榷的共同通信作家、郑州大学物理学培育杨西贵告诉 DeepTech。

阻难横向滑移，才调长出纯六方金刚石

六方金刚石与立方金刚石自然均由碳元素构成，但在原子层面的堆叠结构上存在骨子区别。立方金刚石选拔的是 ABCABC... 三层重叠的堆叠面孔，造成正四面体结构；六方金刚石则是 ABAB... 两层重叠的堆叠面孔。

相干于踏实的立方金刚石，六方金刚石是一种亚稳相材料，其能量景色稍高一些。“碳原子也会像‘水往低处流’相通，倾向于摆设成能量最低的立方结构。”杨西贵暗意。陨石撞击之是以能保留六方结构，是因为极短的瞬态历程将其“冻结”了。

在尝试合成六方金刚石的历程中，交易化高温高压诱骗所提供的静水压（即各个标的压力均等）却成了最大的断绝。

实验发现，在静水压要求下，行动原料的石墨层会过早地发生横向折皱或滑移。一朝出现这种情况，不管后续如何详尽地调控压力和温度参数，最终得到的家具险些都是立方金刚石。即使偶尔有六方结构的迹象，也每每是行动少许夹杂相存在。“这又回到了之前提到的争议，很容易被合计是立方金刚石的纰谬，从而无法确证。”

为了搞定这个问题，商榷东说念主员对诱骗的合成腔体里面进行了重要性的改装，使其巧合在施加压力的历程中，将沿着石墨 c 轴标的的压力进行放大，同期相对疲塌横向的压力。

这么一来，石墨层的横向滑移就被有用地阻难了。在这种定向增强的单轴压力提醒下，碳原子只可沿着高下标的进行有序阿谀，按照 ABAB... 的面孔堆叠起来，最终造成六方金刚石结构。而一朝横向滑移无法约束，原子就会按照 ABCABC... 的面孔堆叠，那就又回到了立方金刚石。

“是以，合成六方金刚石是一个需要超高压、准单轴和温度三者之间达到极其暴虐的协同要求的历程。”

最终，商榷团队以高定向热解石墨为原料，在高温高压安装中，M6体育app官网通过沿石墨 c 轴施加定向单轴应力，精确锁定 20GPa、1300-1900℃ 的窄温压合成窗口，见效制备出直径约 1.5 毫米的块体六方金刚石。

精确考据六方金刚石真身

为了确证作念出来的样品是纯相或者不是带有纰谬的平淡钻石，商榷团队构建了一个严实的凭证闭环。

第一步，从宏不雅上定“身份”。旁边同步辐照 X 射线衍射（XRD）极高的分离率，在立方与六方金刚石重合的特征峰外，精确捕捉到四个重要的额外衍射峰。这些峰与表面模拟的六方结构完全吻合，从宏不雅门径初步锁定了其六方身份。

第二步，从微不雅上看“指纹”。通过球差纠正透射电镜（AC-TEM）在原子门径进行及时不雅测：在特定轴向昭着呈现六方结构特有的“ABAB”层序堆叠（而非立方的 ABCABC），并拿获到立方结构不具备的完竣六角空腹对称图案。这一原子级图像为六方晶格提供了最平直的微不雅凭证。

第三步，说明因素与纯度。旁边电子能量吃亏谱（EELS）分析碳原子成键景色。扫尾流露，通盘碳原子的成键面孔都是金刚石特征的 sp3 杂化键，未探伤到任何石墨化或无定形碳的 sp2 信号，从化学键层面证实了材料的高纯度与一致性。

第四步，检修“性能”。通过硬度及模量测试，证实该材料的维氏硬度、剪切模量及杨氏模量均显赫优于自然立方金刚石。很是的力学主义不仅完成了从结构到性能的凭证链闭环，更突显了其行动超硬材料的实用价值。

“最终，咱们准确无误地得出论断，咱们合成的，即是纯度极高、结构昭着的六方金刚石。这也恰是审稿东说念主予以咱们高度评价的原因，他们合计咱们‘初次提供了如斯昭着的六方金刚石凭证’。”杨西贵说说念。

这份昭着凭证的背后，是历时五年的漫长攻关。杨西贵回忆，历程可分为三个阶段：当先是前期技能攻关，将单轴压力联想引入商用诱骗；接着是漫长的工艺摸索，为了追求足以摒除争议的全都纯度，团队在温压参数的微调中耗损了宽阔元气心灵；终末是严苛的审稿门径，从 2024 年 11 月投稿到 2026 年 3 月注销，中间光是补证与修改就资格了一年半。“这是一个需要极大耐烦和意志的历程。”他感叹说念。

从“更硬的刀”到“更好的芯”

测试标明，六方金刚石比传统钻石更坚忍，更耐氧化。但令东说念主诧异的是，它的硬度仅比平淡钻石略高，而非早期表面预测的 近 60%。

“在真实的实验宇宙里，情况要复杂得多。莫得一块执行合成的晶体是全都完竣的。在咱们合成的块体材料中，不能幸免地会存在一些微不雅层面的晶界、位错、点纰谬或者眇小的内应力。这些因素都会在一定进度上影响材料宏不雅力学性能的进展。”杨西贵说说念。

跟着合成技能的精进，过去若能制备出更接近“理思单晶”的样品，其硬度有望进一步靠拢表面极限。致使，表面模子自身也在随融会而演进。“这是一个通达性的课题，”他暗意，“当材料的纯度与尺寸不停打破，六方金刚石确切的物理上限才会被最终揭开。”

谈及下一步盘算，杨西贵将其抽象为“作念大”与“作念单”两方面，这不仅是尺寸的打破，更是应用维度的晋升。

当先是近期（5 年内）的“作念大”盘算，旨在将样品由毫米级推向厘米级，旁边其特出平淡钻石的硬度与热踏实性，将其应用于切削刀具、磨具等工业界限。并在真实的工业应用场景下，去和现存的立方金刚石器用进行严格的对比测试，望望其寿命上风到底有多大。

其次是中弥远（10 年内）的“作念单”愿景，通过攻克大尺寸单晶孕育技能，合成出六方金刚石透明单晶，从而解锁其在半导体界限和珠宝界限的后劲。届时，它不仅能凭借优异的热导率成为 AI 算力芯片的理思散热底座，还有望在量子传感与大功率电子器件界限，凭借独到的电子学特色占据置锥之地。

“这需要科学界与产业界的通力合营，”杨西贵预测说念，“也许十年后，当你走进珠宝店或选购高功率电子器件时，六方金刚石将成为一个性能更优的通例选项。”

1.Lai， S.， Yang， X.， Shi， J. et al. Bulk hexagonal diamond. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10212-4

2.Yang， L.， Lau， K.C.， Zeng， Z. et al. Synthesis of bulk hexagonal diamond. Nature 644， 370–375 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09343-x

3.Chen， D.， Chen， G.， Lv， L. et al. General approach for synthesizing hexagonal diamond by heating post-graphite phases. Nat. Mater. 24， 513–518 (2025). https://doi.org/10.1038/s41563-025-02126-9

4.https://www.nature.com/articles/d41586-026-00711-9

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