在温和条件下合成金刚石，为工业应用和科学研究开辟新路径
【新华社首尔讯】近日，韩国基础科学研究所（IBS）领导的研究团队在人造金刚石领域取得了革命性进展，成功在1个大气压和1025℃的条件下，使用液态金属合金作为金属助熔剂生成了人造金刚石。这一成果不仅有望深化基础科学研究，还可能以新方式扩大金刚石生长规模，相关研究结果已发表在最新一期的《自然》杂志上。
传统上，人造金刚石主要采用高压高温（HPHT）方法生产，需要在5GPa—6GPa的极高压和1300℃—1600℃的高温下进行。而IBS团队的新方法显著降低了对高压条件的依赖，为在更加温和的环境下合成金刚石提供了可能。研究团队使用了由镓、铁、镍和硅组成的液态金属合金，通过催化甲烷和碳原子在液态金属亚表面的扩散，实现了金刚石晶体的成核和生长。硅在这一过程中起到了关键作用，有助于稳定参与成核的四价碳团簇。
这项技术的成功，预示着合成金刚石的新途径，可能对金刚石的工业生产产生重大影响。人造金刚石因其硬度高、耐磨性好，已广泛应用于切削、磨削、钻探等领域。同时，由于其导热率高、电绝缘性好，也被用于半导体装置的散热板，以及在电子工业中的多种应用。
此外，研究人员还发现，合成的金刚石具有非常高的纯度，并在结构中存在硅空位色心，这可能使其在磁感应和量子计算等高科技领域具有潜在应用价值。实验中，通过高分辨率电子显微镜成像，观察到金刚石直接接触的凝固液态金属中存在约30—40纳米厚的亚表面非晶区域，这一发现为理解金刚石在新条件下的成核和生长机制提供了重要线索。
IBS团队的这一成就，不仅展示了在常压下合成金刚石的可能性，还为未来金刚石在工业和科研领域的应用提供了广阔的想象空间。随着技术的进一步发展和优化，人造金刚石的生产成本有望降低，同时提高生产效率和产品质量，这将对全球金刚石市场产生深远的影响。
随着人造金刚石技术的不断进步，其在工业超硬材料加工、新基建领域、半导体材料、光伏产业等应用的需求量将持续增长。特别是在半导体装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面的应用前景十分广阔。
在人造金刚石行业，中国作为主要的生产和出口国，拥有巨大的市场潜力和发展空间。中国企业在技术研发上的不断突破，预示着未来中国产品将逐渐向高端市场靠拢，与国外企业形成更为激烈的竞争。
本项研究的成功，是国际科研合作和创新精神的典范，也为全球科研人员提供了新的研究思路和方法。随着科技的不断进步，人造金刚石的合成技术有望实现更多创新，为人类社会的发展做出更大的贡献。
