一種超硬碳結(jié)構(gòu)獲確認(rèn)
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，科學(xué)家曾在實(shí)驗(yàn)中構(gòu)建了一種的碳結(jié)構(gòu)，但此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)一直備受爭議；近，兩組不同的研究團(tuán)隊(duì)利用不同方法確認(rèn)了一種被稱為體心四方碳的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)與2003年所發(fā)現(xiàn)的并無二致。
純碳以各種不同的結(jié)構(gòu)形式存在，如石墨和金剛石。這種體心四方碳的結(jié)構(gòu)出乎意料的簡單，介乎金剛石的碳原子立方體和石墨的六方晶格碳原子薄片之間，為包含4個(gè)碳原子的方片，由垂直于方片的短鍵相連。這種形式的碳是石墨在常溫下經(jīng)高壓形成的。
眾所周知，石墨在冷壓環(huán)境下（在室溫下施以高壓），其轉(zhuǎn)變是可逆的。美國斯坦福大學(xué)研究人員在一個(gè)金剛石壓砧中對石墨進(jìn)行壓縮，同時(shí)獲取X射線衍射圖樣以幫助確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的鍵合。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力超過17吉帕（17萬大氣壓）時(shí)，通常情況下為柔軟狀態(tài)的石墨中的碳原子形成了一種硬度足以粉碎金剛石的材料，但其結(jié)構(gòu)尚不清楚。
在新一期《物理評論B》上，由南開大學(xué)王慧田（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組通過計(jì)算機(jī)模擬表明，這種超硬碳至少部分是由體心四方碳組成的。研究小組對15種可能結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，透明的體心四方碳不僅只需很少的能量就能形成，其剪切強(qiáng)度甚至比金剛石還高出17%。如果這一結(jié)論能得以證實(shí)，也就意味著能在常溫下制造出比金剛石更強(qiáng)的材料。
而在今年3月的《物理評論快報(bào)》上，由美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的雷納特·溫茨克維奇和日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的三宅隆等組成的另一組科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)用不同方法得出了類似的結(jié)論。利用量子力學(xué)模擬對體心四方碳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，研究小組發(fā)現(xiàn)體心四方碳在18.6吉帕下比石墨更穩(wěn)定，和M碳（一種包含有5個(gè)和7個(gè)碳原子環(huán)層的結(jié)構(gòu)）混合后，其產(chǎn)生的X射線衍射圖與發(fā)現(xiàn)的碳結(jié)構(gòu)匹配度甚高。
