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一項(xiàng)研究稱，科學(xué)家們解決了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年之久的難題，揭開(kāi)了一種近乎堅(jiān)不可摧的物質(zhì)的面紗，它可以與鉆石相媲美，成為地球上最堅(jiān)硬的材料。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳和氮的前驅(qū)體受到極端高溫和壓力時(shí)，產(chǎn)生的材料--碳氮化物--比立方氮化硼（僅次于鉆石的第二硬材料）更堅(jiān)硬。

專家說(shuō)，這一突破為多功能材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用打開(kāi)了大門，包括汽車和宇宙飛船的保護(hù)涂層、高端耐力切割工具、太陽(yáng)能電池板和光電探測(cè)器。

自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，材料研究人員一直試圖挖掘碳氮化物的潛力，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們首次注意到碳氮化物的特殊性能，包括高耐熱性。

然而，經(jīng)過(guò)三十多年的研究和多次嘗試合成，卻沒(méi)有任何可信的結(jié)果。

國(guó)際合作帶來(lái)成功

現(xiàn)在，一個(gè)由愛(ài)丁堡大學(xué)極端條件科學(xué)中心的研究人員、德國(guó)拜羅伊特大學(xué)和瑞典林雪平大學(xué)的專家組成的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)終于取得了突破。

研究小組將各種形式的碳氮前體置于 70 至 135 千兆帕（約為大氣壓的一百萬(wàn)倍）的壓力下，同時(shí)將其加熱到攝氏 1500 多度。

為了確定這些化合物在這些條件下的原子排列，樣品在三個(gè)粒子加速器--法國(guó)的歐洲同步加速器研究設(shè)施、德國(guó)的德意志電子同步加速器和美國(guó)的先進(jìn)光子源--接受了強(qiáng)X射線光束的照射。

研究人員發(fā)現(xiàn)，有三種氮化碳化合物具有超硬度所需的構(gòu)建模塊。值得注意的是，當(dāng)這三種化合物回到環(huán)境壓力和溫度條件下時(shí)，它們?nèi)阅鼙３帚@石般的品質(zhì)。進(jìn)一步的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表明，這些新材料還具有其他特性，包括光致發(fā)光和高能量密度。

研究人員表示，這些超壓縮碳氮化物的潛在應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，有可能成為與鉆石相媲美的終極工程材料。

這項(xiàng)發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上的研究得到了英國(guó)皇家研究院FLF計(jì)劃和歐洲研究基金的資助。

愛(ài)丁堡大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院凝聚態(tài)物理和復(fù)雜系統(tǒng)研究所未來(lái)領(lǐng)導(dǎo)者研究員 Dominique Laniel 博士說(shuō)："在發(fā)現(xiàn)第一種新型氮化碳材料時(shí)，我們對(duì)研究人員在過(guò)去三十年里夢(mèng)寐以求的材料終于問(wèn)世感到難以置信。這些材料為彌合高壓材料合成與工業(yè)應(yīng)用之間的差距提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。"

林雪平大學(xué)物理、化學(xué)和生物系助理教授 Florian Trybel 博士說(shuō)："這些材料不僅具有卓越的多功能性，而且表明可以從相當(dāng)于地球內(nèi)部數(shù)千公里的合成壓力條件下回收與技術(shù)相關(guān)的物相。我們堅(jiān)信，這項(xiàng)合作研究將為該領(lǐng)域開(kāi)辟新的可能性。"