文章的第一作者Stefan Turneaure正在準(zhǔn)備射擊靶室的情形。圖片來源：華盛頓州立大學(xué)

       華盛頓州立大學(xué)研究人員的一項(xiàng)新研究解答了關(guān)于大隕石撞擊形成罕見金剛石這一長期問題。六方金剛石或六方碳比普通的結(jié)婚鉆戒類金剛石更堅(jiān)硬，它也被認(rèn)為是由大的石墨承載的隕石撞擊地球而自然形成的。

       自從半個(gè)世紀(jì)前在亞利桑那州隕石碎片中發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家們一直對(duì)制造六角形鉆石所需要的精確壓力和其他條件冥思苦想。

       現(xiàn)在，WSU的一組研究人員首次觀察并記錄了在高度擇優(yōu)取向的熱解石墨在沖擊壓縮下生成六方金剛石的過程，還揭示了它形成的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。這一發(fā)現(xiàn)有助于行星科學(xué)家利用隕石坑中六方鉆石的存在來估計(jì)撞擊的嚴(yán)重程度。

       這項(xiàng)研究成為可能得益于一項(xiàng)前所未有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展---阿爾貢先進(jìn)光子源國家實(shí)驗(yàn)室的由WSU領(lǐng)導(dǎo)的動(dòng)態(tài)壓縮部門（DSC）。DCS是第一個(gè)將不同沖擊波壓縮能力與同步輻射X射線相聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)設(shè)施。利用其獨(dú)特的能力，華盛頓州立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崟r(shí)拍攝石墨轉(zhuǎn)化為六方鉆石的X光快照。

       研究人員的此項(xiàng)研究成果發(fā)表在了《科學(xué)進(jìn)步》雜志上。

       “六方金剛石的轉(zhuǎn)換發(fā)生在一個(gè)比以前認(rèn)為的更低的壓力下，”WSU終身教授，沖擊物理學(xué)研究所所長，研究報(bào)告的合著者Yogendra Gupta說道：“這一結(jié)果對(duì)于估算隕石撞擊地面地點(diǎn)的熱力學(xué)條件具有重要意義?！?/p>

       制造金剛石

       WSU沖擊物理學(xué)家Stefan Turneaure和一組研究人員發(fā)現(xiàn)，在500000個(gè)大氣壓的壓力下，高度取向石墨形式的結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楹币姷牧墙饎偸男问?，這比以前的研究顯示的要低四倍左右。

       為了獲得他們的結(jié)果，研究人員將一個(gè)氟化鋰撞擊物以每小時(shí)11000英里的速度射到一個(gè)2毫米厚的石墨盤上。然后當(dāng)沖擊波壓縮石墨樣品時(shí)，他們每秒1500億的速度用脈沖的同步輻射X射線拍攝快照。他們的工作清楚地表明，石墨樣品在被粉碎成灰塵之前轉(zhuǎn)化為六方金剛石。

       “以往的研究大多是通過對(duì)樣品進(jìn)行顯微組織檢查，以對(duì)其進(jìn)行沖擊壓縮，從而推斷出可能發(fā)生的情況，”Turneaure說，“這樣的后期測量并不能說明材料在沖擊壓縮過程中發(fā)生了什么。”

       后期展望

       Turneaure和Gupta說下一步的研究將探討在什么樣的條件下純的六方金剛石可以在沖擊壓縮后被修復(fù)。

       “金剛石是一種很容易讓人興奮的材料，我們?cè)谶@方面的工作才剛剛開始，”Gupta說，“接下來，我們計(jì)劃在低氣壓下研究這種金剛石的持久性。由于它被認(rèn)為比普通立方金剛石堅(jiān)硬60%左右，所以如果在沖擊壓縮后能夠成功地修復(fù)，六方金剛石在工業(yè)上將有許多潛在的用途?！?/p>

       文章來自rdmag網(wǎng)站，原文題目為Researchers Document Transformation of Graphite into Hexagonal Diamond