在人工钻石合成领域，东京大学的一个科研团队取得了一项突破性进展。传统方法往往依赖极端条件，如数十吉帕的高压和数千开尔文的高温，或是通过化学气相沉积技术来实现碳源向人工钻石的转化。然而，这一团队提出了一种全新的合成路径，通过电子束辐射特定碳笼分子，成功在低压条件下合成了钻石，同时避免了有机样本在电子束作用下的损伤。
研究的核心在于利用金刚烷（C10H16）这一碳笼分子。金刚烷与钻石共享相同的四面体对称碳骨架，其碳原子的空间排列方式为合成纳米钻石提供了理想的基础。要将金刚烷转化为钻石，关键在于精准切断其C–H端基键，并形成新的C–C键，最终构建出三维钻石晶格。尽管这一过程在理论上具有可行性，但此前从未有团队成功实现。
为了克服这一挑战，科研团队采用了透射电子显微镜（TEM）作为主要工具。在真空条件下，他们以80–200千电子伏的能量对金刚烷亚微晶进行数十秒的辐照，同时将温度控制在100~296开尔文（即-173.15 ~ 22.85 ℃）的范围内。这一独特的实验设计不仅避免了高压和高温的需求，还为观察分子层面的反应提供了前所未有的条件。
实验过程中，团队通过原子级分辨率的TEM实时监测了电子轰击引发的电离过程。这一技术不仅使他们能够观察到纳米钻石逐步聚合的过程，还证明了TEM在控制和解析有机分子反应方面的巨大潜力。通过高分辨率成像，科研人员能够清晰地看到金刚烷分子如何逐步转化为钻石晶格，为理解这一复杂过程提供了直观的证据。
该研究的负责人中村荣一教授表示，这一成果的意义不仅在于合成方法的创新，更在于对传统认知的挑战。他指出：“计算数据只能提供‘虚拟’的反应路径，而真正的科学需要亲眼验证。自2004年以来，我的研究一直致力于推翻‘电子束会导致有机分子快速分解’这一传统观点。”
这一突破不仅为人工钻石的合成开辟了新的道路，还为成像与分析技术带来了新的可能性。相关研究成果已于近期发表在国际权威期刊《科学》上（DOI: 10.1126/science.adw2025），引起了科学界的广泛关注。
