金刚石在线讯  金刚石凭借其最高的硬度、优异的热导率、最快的声传输速度、巨大的禁带宽度、良好的生物兼容性等特点，在磨具磨料、珠宝首饰、散热材料、极端环境光学元件及未来半导体等诸多领域中展现出广阔的应用前景，被誉为“工业牙齿”和“终极半导体”。

传统金刚石（立方金刚石）的碳原子排列类似一种极其牢固的三维立体蜂巢结构，层层堆叠，每三层为一个重复周期，而六方金刚石采用了另一种堆叠方式，每两层是一个重复周期。

堆叠方式的细微差别，决定了两种金刚石的强度差异。在立方金刚石中，特定的晶格排列导致它存在相对容易发生断裂的解理面。而六方金刚石独特的六方晶体对称性，改变了材料内部抵抗应力的方式，使其能更有效地抵御剪切破坏。理论预测显示，在面对特定条件下的极端受力时，六方金刚石的硬度可比传统金刚石高出超过50%。

1962年，研究者从理论上预测六方晶系金刚石可能存在。1967年，科学家在陨石中发现了一种六方结构的碳同素异形体，即六方金刚石，又称为“朗斯代尔石”或“陨石钻石”。

天然的六方金刚石仅以纳米级微小颗粒镶嵌在陨石中，可遇而不可求。而在实验室极端的高温高压环境下，更容易生成传统的立方金刚石，六方结构难以稳定形成。因此科学界关于六方金刚石能否在实验室合成的争论从未停止。

在今年3月，郑州大学单崇新教授团队联合南京大学孙建教授团队，通过在高温高压条件下对高定向热解石墨实施定向单轴压缩，在约20 GPa、1300-1900 ℃的温压条件下，成功制备出毫米级纯相六方金刚石块体，并借助同步辐射X射线衍射、球差校正透射电子显微镜等多种先进表征手段，系统确认样品为六方P6₃/mmc晶体结构，并排除了层错立方金刚石及多相混合结构模型的可能性，在宏观尺度上验证了六方金刚石作为独立稳定相的存在。

合成的六方金刚石的晶体结构、X射线衍射以及原子级分辨图像

这项研究进一步证实了六方金刚石人工合成的可行性，不仅为合成六方金刚石提供了明确方案和关键证据，也为六方相金刚石的规模化制备及未来应用开辟了路径。

9月3-4日，中粉会展将在河南•郑州举办“第三届半导体行业用金刚石材料技术大会暨功率半导体技术应用与装备研讨会”。我们有幸邀请到郑州大学单崇新教授出席本次大会并作题为《六方相金刚石》的报告。

专家简介

单崇新，郑州大学教授、副校长。主要从事金刚石相关材料与器件研究。发表学术论文400余篇。曾获教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金、中国青年科技奖、全国专业技术人才先进集体带头人、中组部万人计划“青年拔尖人才”、人社部“百千万人才工程”及国家有突出贡献中青年专家、中原学者、河南省杰出专业技术人才等称号。

参考来源：

郑州大学物理学院、南京大学、科普中国