◎实习记者 都 芃

尺寸的中程有序结构。其发现不仅使研究者深入理解了这种特殊的金刚石，掌握了其独特性，更是填补了非晶结构和晶体结构之间原子排列尺度上的缺失环节，为深层次理解非晶材料的复杂结构提供了密钥。

三个因素协调是关键

缑慧阳认为，此次能够成功合成次晶态金刚石，原因除了非晶金刚石自身具有更高的短程有序性外，还取决于三方面的决定性因素，即对于前驱物的选择、适宜的压力与温度以及对保温时间的控制。

在前驱物的选择上，缑慧阳团队选择了碳的三种同素异形体分别进行尝试，并最终在富勒烯上成功取得突破。富勒烯化学式为C60，由于每个分子中包含60个碳原子，并呈现出12个五边形所组成的球状，也被形象地称为足球烯。

缑慧阳向记者分析道，在高压的作用下，C60分子间的聚合作用为形成高密度的sp3键合提供了均匀的形核点，这使得在较低的压力和温度下形成sp3含量接近100%的非晶金刚石成为可能。而30吉帕甚至更高的压力则有助于提高形核的密度，再配合以适当的温度，便能够促进sp2向sp3转变，并抑制其快速地结晶。随后，经过适当时间的等温退火，便可使得非晶金刚石中逐步、动态地出现大量次晶态。

同时，缑慧阳也表示，或许除了富勒烯外，其他两种前驱体也可能会在某个温压区间内生成纳米级次晶金刚石，但仅就目前其所探索的压强、温度、时间范围内，尚未捕捉到。因此他认为，发现并成功截留次晶这种亚稳状态的关键正是在于对压强、温度和时间的有效把控，只有实现三者的完美协调，才能取得理想中的结果。

另一方面，此次研究能够取得突破性进展，同样离不开大腔体高温高压技术的发展。根据缑慧阳介绍，大腔体压机技术目前已经相对成熟，但在常规的压力组装方式下，传统大腔体压机的压力极限一般为27吉帕。而北京高压科学研究中心的科研人员通过改变碳化钨压砧的几何形状和对一级压砧进行精确控制，将压力提升到了30—50吉帕。同时，缑慧阳团队还利用高质量的碳化钨压砧，不进行任何调整，优化组装方式，实现了2000摄氏度下毫米量级的30吉帕高压。

除了填补理论上的空白，次晶态金刚石的合成更具备广泛的应用价值。次晶态金刚石除了具有和普通晶体金刚石相当的力学性能以外，还有非常独特的可调节的光学性能。“这意味着次晶态金刚石可能会是一个极端条件下非常良好的窗口材料。”缑慧阳指出，由于次晶态金刚石具有非常宽的荧光峰和较高的热稳定性，预期未来将在包括生物医学等在内的多个领域产生更加广泛的应用。