新合成材料硬度媲美金剛石

金剛石是天然礦物中硬度最高的物質，可用作研磨劑或鑽頭塗層。早在二十世紀八十年代末，科學界就預測某種形式的碳氮化合物硬度甚至可能超過金剛石，但實驗室樣品製備效果均不理想。英國愛丁堡大學近日發佈新聞公報說，該校研究人員參與的團隊合成了硬度可以與金剛石相媲美的氮化碳化合物，有潛力成為具有廣泛工業用途的多功能材料。

愛丁堡大學和德國拜羅伊特大學等機構研究人員組成的研究團隊宣佈，他們合成了硬度可媲美金剛石的氮化碳材料，並測量了其物理性質。相關論文近期發表在國際學術期刊《先進材料》上。

為了製造這種物質，研究人員對不同的碳氮前體施以高達七十吉帕斯卡至一百三十五吉帕斯卡的壓強（一吉帕斯卡約相當於大氣壓力的一萬倍），同時這些前體材料還被加熱到一千五百攝氏度以上。接着利用歐洲三個獨立粒子加速器的強X射線束，檢查新合成的氮化碳原子排列，確定它具有突破性超硬材料所需結構，成功生產出材料學界過去三十年夢寐以求的傳說材料。不僅如此，新材料冷卻恢復到正常大氣壓力後仍維持硬度，進一步的計算和實驗表明，這類化合物還具有額外的特性，包括光致發光和能量密度高等。

有趣的是，這種碳氮化物由碳和氮組成，而在一九八九年，理論物理學家就曾預測過存在這樣一種化合物，並且有可能在硬度上與鑽石匹敵。儘管科學家曾長時間嘗試且未能成功創造這種神秘的物質，但現在似乎終於攻克難題。該研究的第一作者、愛丁堡大學的物理學家多明尼克 · 拉尼爾在聲明中表示：“首次發現這種新型碳氮化物時，我們感到難以置信，因為我們成功製造出科學家三十年來一直夢寐以求的材料。這些材有望彌平高壓材料合成與工業應用之間的差距。”

團隊表示，這項突破將為多種用途開展新道路，包括讓車輛、太空船更堅固的外殼保護塗層、重型鑽頭、強大耐用的切割工具、光電探測器等，而合成氮化碳可能具高能量密度，少許質量就能儲存大量能量，直白來說氮化碳也可製造成強大炸藥。

目前，成本是阻礙氮化碳大規模生產的主要因素，但科學家相信，合成氮化碳有天會在許多應用成為與鑽石媲美的終極工程材料。

水 登