杨国伟教授研究组在纳米金刚石研究中取得新进展

　　由于科学和技术上的重要性，石墨与金刚石之间的相变已经成为近一个世纪以来材料科学和凝聚态物理共同关注的焦点之一，而探索石墨和金刚石之间可控转化的途径如从石墨转化为金刚石等数十年来一直让科学家和工程师产生浓厚的兴趣。纳米金刚石是指尺度在3-5纳米的金刚石，在微电子、光电子和生物医学等众多领域都有着重要应用，所以它与碳的其它同素异形体之间的转变已成为发展新型碳纳米材料的关键点。另一方面，人们已经在陨石和宇宙尘埃中发现了纳米金刚石的存在，但是宇宙中纳米金刚石的起源始终是个迷。最近，理工学院、光电材料与技术国家重点实验室杨国伟教授研究组在纳米金刚石相变研究中取得系列重要进展，该研究组的肖俊博士生在液相激光熔蚀（Laser ablation in liquid, LAL）系统中首次观察到纳米金刚石与碳葱(Carbon onion)之间的可逆相变，并提出了这种奇异相变的热力学机制（Nano Letters 14, 3645-3652 (2014)），进而他们利用这种相变，通过LAL的液相选择，实现了从纳米金刚石到“新金刚石(New diamond)”的转变 （Nanoscale DOI: 10.1039/C4NR05246C），所谓“新金刚石”是指一类具有面心立方结构的金刚石亚稳相,是一种先进电子材料。这一系列发现的重要性在于，首先对人们认识宇宙尘埃中纳米金刚石的起源提供了重要线索即它们可能是从碳葱通过相变而生成的，因为宇宙空间中弥散着大量的碳葱；其次是揭示了金刚石与碳的其它同素异形体如碳葱等之间丰富的相变通道；最后是发展了一种利用纳米金刚石作为原料来合成“新金刚石”的方法。本研究得到光电材料与技术国家重点实验室的大力资助。（纳米研究中心供稿）