在科学探索的道路上，一项突破性的成果近日由北京高压科学研究中心携手中国科学院西安光机所的国际科研团队共同取得。他们成功将优质石墨单晶前驱体转化为尺寸达到百微米级别、结构高度有序的六方金刚石，这一研究成果已在国际权威期刊《自然》上发表。
六方金刚石，这一独特的碳同素异形体，其碳原子排列方式与普通金刚石截然不同。普通金刚石的碳原子以四面体网格状排列，虽以坚硬耐磨著称，但在特定受力条件下，某些平面容易发生错位滑移，从而影响其整体强度。相比之下，六方金刚石则巧妙地避免了这一问题。
然而，六方金刚石的自然形成条件极为苛刻，人工合成更是难上加难。原因在于，在高温高压环境下，六方金刚石的形成能量高于普通金刚石，导致合成过程中往往以普通金刚石为主，六方金刚石难以获得。
面对这一挑战，我国科学家团队展现出了非凡的创新精神。他们提出了一种全新的合成方法，通过精确控制高温和准静水压条件，对石墨单晶进行压缩和加热，最终成功制备出了高纯度的六方金刚石。
研究结果显示，六方金刚石在力学性能上可与立方金刚石相媲美。更令人惊喜的是，与立方金刚石仅具有单一碳-碳键长不同，六方金刚石呈现出两种不同的键长分布，且层间距显著缩短。这种独特的碳原子排列方式，有望克服立方金刚石在密堆积面易滑移的缺陷。
这一研究成果不仅终结了科学界关于六方金刚石宏观存在长达60多年的争议，更为六方金刚石作为新一代高性能功能材料的开发奠定了坚实基础。据北京高压科学研究中心研究员、论文第一作者杨留响介绍，这一成功的背后，离不开两项关键技术的支撑：一是选用纯度高、无杂质的天然石墨单晶作为原料，二是采用先进的探测手段进行实时监测。
在合成过程中，研究人员不断给石墨晶体加压，并利用高压原位X光技术观测样品的变化，从而确保了合成过程的精确控制，最终成功制备出了纯净、未变形的六方金刚石块体。
