鄭州大學發表最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

立方金剛石（cubic diamond，CD）被譽為“終極半導體”，在科學界和工業界都引起了極大的關注。其多晶型體——六方金剛石（hexagonal diamond，HD）則更令人著迷，其于 1967 年在隕石中被發現，因此也被稱為“隕石鉆石”，其獨特的原子堆垛方式賦予其超越立方金剛石的硬度，因而引起了科研人員的廣泛關注。

然而，六方金剛石的形成源于隕石撞擊所產生的極端條件，過程短暫且概率極低，其能否獨立穩定存在，長期以來一直存在爭議，且對其物理性質的研究仍處于空白狀態。

2026 年 3 月 4 日，鄭州大學單崇新教授、程少博教授、楊西貴教授及南京大學孫建教授作為共同通訊作者（鄭州大學來守龍、楊西貴和南京大學施九洋為論文共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為：Bulk hexagonal diamond 的研究論文。

該研究成功合成出了純相六方金剛石塊材，并精確解析了其晶體結構，揭示了其全新的相變機制。

在這項最新研究中，鄭州大學金剛石材料與器件團隊歷時五年潛心研究，從設備研制入手，開發出大腔體單軸高壓技術，并利用該技術合成出導電金剛石材料。在此基礎上，以高定向熱解石墨（highly oriented pyrolytic graphite，HOPG）為前驅體，提出石墨層受限滑移的思路，在 20 GPa，1300 ℃ 條件下成功制備出毫米尺寸的純相六方金剛石。

通過結合先進的結構表征和理論模擬，研究團隊系統解析了合成的六方金剛石（hexagonal diamond，HD）的晶體結構與成鍵特征，獲得了清晰的原子級分辨圖像，證實了其為六方晶系金剛石，并闡明了其從石墨轉變的途徑，從而揭示了六方金剛石的全新相變路徑。

基于所獲得的六方金剛石材料，研究團隊進一步系統表征了其力學性能，結果顯示，塊體六方金剛石（Bulk HD）的維氏硬度和剪切模量均優于傳統的立方金剛石（CD），且具有較高的熱穩定性。

合成的六方金剛石的晶體結構、X射線衍射以及原子級分辨圖像

總的來說，這些發現解決了長期以來關于六方金剛石（hexagonal diamond，HD）作為獨立碳相存在的爭議，并為石墨到金剛石的相變提供了新的見解，為未來在先進技術應用中對六方金剛石的研究和實際應用鋪平了道路。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10212-4