石墨向金刚石转化的研究记录

发布时间：2017/11/9 0:06:09

华盛顿州立大学研究人员的一项新研究解答了关于大陨石撞击形成罕见金刚石这一长期问题。六方金刚石或六方碳比普通的结婚钻戒类金刚石更坚硬，它也被认为是由大的石墨承载的陨石撞击地球而自然形成的。

自从半个世纪前在亚利桑那州陨石碎片中发现以来，科学家们一直对制造六角形钻石所需要的*压力和其他条件冥思苦想。

现在，WSU的一组研究人员首次观察并记录了在高度择优取向的热解石墨在冲击压缩下生成六方金刚石的过程，还揭示了它形成的关键细节。这一发现有助于行星科学家利用陨石坑中六方钻石的存在来估计撞击的严重程度。

这项研究成为可能得益于一项*的实验进展---阿尔贡先进光子源国家实验室的由WSU领导的动态压缩部门（DSC）。DCS是*个将不同冲击波压缩能力与同步辐射X射线相联系的实验设施。利用其独特的能力，华盛顿州立大学的团队能够实时拍摄石墨转化为六方钻石的X光快照。

研究人员的此项研究成果发表在了《科学进步》杂志上。

“六方金刚石的转换发生在一个比以前认为的更低的压力下，”WSU终身教授，冲击物理学研究所所长，研究报告的合著者Yogendra Gupta说道：“这一结果对于估算陨石撞击地面地点的热力学条件具有重要意义。”

制造金刚石

WSU冲击物理学家Stefan Turneaure和一组研究人员发现，在500000个大气压的压力下，高度取向石墨形式的结晶结构转变为罕见的六角金刚石的形式，这比以前的研究显示的要低四倍左右。

为了获得他们的结果，研究人员将一个氟化锂撞击物以每小时11000英里的速度射到一个2毫米厚的石墨盘上。然后当冲击波压缩石墨样品时，他们每秒1500亿的速度用脉冲的同步辐射X射线拍摄快照。他们的工作清楚地表明，石墨样品在被粉碎成灰尘之前转化为六方金刚石。

“以往的研究大多是通过对样品进行显微组织检查，以对其进行冲击压缩，从而推断出可能发生的情况，”Turneaure说，“这样的后期测量并不能说明材料在冲击压缩过程中发生了什么。”

后期展望

Turneaure和Gupta说下一步的研究将探讨在什么样的条件下纯的六方金刚石可以在冲击压缩后被修复。

“金刚石是一种很容易让人兴奋的材料，我们在这方面的工作才刚刚开始，”Gupta说，“接下来，我们计划在低气压下研究这种金刚石的持久性。由于它被认为比普通立方金刚石坚硬60%左右，所以如果在冲击压缩后能够成功地修复，六方金刚石在工业上将有许多潜在的用途。”

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