在溫和條件下合成金剛石，為工業應用和科學研究開辟新路徑
【新華社首爾訊】近日，韓國基礎科學研究所（IBS）領導的研究團隊在人造金剛石領域取得了革命性進展，成功在1個大氣壓和1025℃的條件下，使用液態金屬合金作為金屬助熔劑生成了人造金剛石。這一成果不僅有望深化基礎科學研究，還可能以新方式擴大金剛石生長規模，相關研究結果已發表在*新一期的《自然》雜志上。
傳統上，人造金剛石主要采用高壓高溫（HPHT）方法生產，需要在5GPa—6GPa的極高壓和1300℃—1600℃的高溫下進行。而IBS團隊的新方法顯著降低了對高壓條件的依賴，為在更加溫和的環境下合成金剛石提供了可能。研究團隊使用了由鎵、鐵、鎳和硅組成的液態金屬合金，通過催化甲烷和碳原子在液態金屬亞表面的擴散，實現了金剛石晶體的成核和生長。硅在這一過程中起到了關鍵作用，有助于穩定參與成核的四價碳團簇。
這項技術的成功，預示著合成金剛石的新途徑，可能對金剛石的工業生產產生重大影響。人造金剛石因其硬度高、耐磨性好，已廣泛應用于切削、磨削、鉆探等領域。同時，由于其導熱率高、電絕緣性好，也被用于半導體裝置的散熱板，以及在電子工業中的多種應用。
此外，研究人員還發現，合成的金剛石具有非常高的純度，并在結構中存在硅空位色心，這可能使其在磁感應和量子計算等高科技領域具有潛在應用價值。實驗中，通過高分辨率電子顯微鏡成像，觀察到金剛石直接接觸的凝固液態金屬中存在約30—40納米厚的亞表面非晶區域，這一發現為理解金剛石在新條件下的成核和生長機制提供了重要線索。
IBS團隊的這一成就，不僅展示了在常壓下合成金剛石的可能性，還為未來金剛石在工業和科研領域的應用提供了廣闊的想象空間。隨著技術的進一步發展和優化，人造金剛石的生產成本有望降低，同時提高生產效率和產品質量，這將對全球金剛石市場產生深遠的影響。
隨著人造金剛石技術的不斷進步，其在工業超硬材料加工、新基建領域、半導體材料、光伏產業等應用的需求量將持續增長。特別是在半導體裝置、光學聲學裝置、壓力加工和切削加工工具等方面的應用前景十分廣闊。
在人造金剛石行業，中國作為主要的生產和出口國，擁有巨大的市場潛力和發展空間。中國企業在技術研發上的不斷突破，預示著未來中國產品將逐漸向高端市場靠攏，與國外企業形成更為激烈的競爭。
本項研究的成功，是國際科研合作和創新精神的典范，也為全球科研人員提供了新的研究思路和方法。隨著科技的不斷進步，人造金剛石的合成技術有望實現更多創新，為人類社會的發展做出更大的貢獻。
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