中国の吉林大学は、中山大学の科学研究チームと共同で、高温・高圧条件下でグラファイトがポストグラファイト相を経て六方晶ダイヤモンドを形成する新たな経路を発見し、また高品質の六方晶ダイヤモンドブロック材料を人工的に合成した。その硬度は立方晶ダイヤモンドを上回り、高い熱安定性を備えている。光明日報が伝えた。
六方晶ダイヤモンドは「隕石ダイヤモンド」とも呼ばれ、米国の隕石の衝突によるクレーターから初めて発見された。理論上、立方晶ダイヤモンドよりも硬いと予測されている。六方晶ダイヤモンドの形成条件は極めて厳しく、ナノメートルサイズのみで、かつ隕石と共生する。そのため六方晶ダイヤモンドが単独で存在できるかについては議論の的となっており、純粋な六方晶ダイヤモンドの人工的な合成は極めてチャレンジングだと言える。
六方晶ダイヤモンドの形成プロセスの超高圧及び高温条件を考慮し、研究チームは高温・高圧実験を設計した。まず、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル技術を使い、50GPaの超高圧・高温下でのグラファイトの構造変化の法則を原位置で研究し、グラファイトが高圧区間でポストグラファイト相の高圧構造を形成することが分かった。さらに局所加熱により、六方晶ダイヤモンドを得ることに成功した。研究チームはその後、大規模分子動力学理論シミュレーションにより、六方晶ダイヤモンド構造の形成におけるグラファイト層の積層構造の役割を解明し、グラファイトがポストグラファイト相を経て六方晶ダイヤモンドを形成する新たな経路を解明した。
研究チームは30GPa、1400℃の条件下で、ミリメートル級高方向性六方晶ダイヤモンドブロック材料の生成に成功した。その硬度は天然のダイヤモンドを40％上回る155±9GPaに達し、真空環境下での熱安定性は1100℃にのぼり、ナノダイヤモンドの900℃を上回るという。
研究成果は六方晶ダイヤモンドが単独で存在できる有力な証拠を提供しているだけでなく、純粋な六方晶ダイヤモンドの人工合成の効果的な経路を提供している。これは隕石に含まれるダイヤモンドの具体的な起源と主要な地質学的イベントへの理解を深める上で重要な意義を持つ。