钻石很贵,但有一种钻石,便宜到让人不敢信——用激光轰普通塑料就能造。德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心(HZDR)和罗斯托克大学的研究团队,不仅造出来了,还第一次把高速飞出的纳米钻石完整接住、收了回来。论文发表在《钻石与相关材料》上。
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这种钻石小得夸张:平均只有3纳米——三十亿分之一米,每颗大约3000个碳原子。别嫌它小,它有个厉害之处:又纯、又小、颗粒大小还特别均匀,这三样凑一起,传统的爆炸法都做不到。
这项研究一开始根本不是冲着钻石去的。科学家想模拟海王星、天王星内部的极端环境——温度几千摄氏度,压力比地球大气压高几百万倍。他们把高功率激光打在塑料薄膜上,重现这种条件,结果碳真的变成了钻石。负责人克劳斯(Dominik Kraus)说,钻石能形成不意外,意外的是形成得特别快——这个速度立刻让人想到:它能不能当工业技术用?
造出来容易,接住难。在布拉格南部的极端光基础设施里,高功率激光每分钟轰3次100微米厚的PET塑料膜——比头发丝还细。每个脉冲产生冲击波,把塑料压成纳米钻石,然后以超过每秒10公里的速度——比得上陨石撞击——射向收集筒。钻石要是直接砸上去,当场就毁了。团队想了个办法:用一种能在真空里工作的水溶性离子凝胶当软垫,让钻石软着陆。
每发激光能产生大约10万亿颗钻石,轰了约100发,才收集到几百微克。够不够?够鉴定。用罗斯托克大学的高分辨电子显微镜,他们第一次直接看到了这些钻石——分辨率高到能看清单个原子。第一作者豪瑟(Ben Heuser)说,这是等了几年才等到的时刻。
纳米钻石本来就硬、耐热,早就是研磨抛光的材料。而更小、更纯、更均匀的钻石,能打开新市场:做成高灵敏的量子传感器,或者医学影像里的造影剂——让扫描时身体内部看得更清楚。小钻石还有个隐藏优势:同样多的材料,越小表面积越大,化学反应的地方越多,当催化剂更高效——比如在阳光下把二氧化碳分解。从塑料造钻还有个好处:容易往里面掺其他元素,像加料定制,让造影剂更合身。
产量也有盼头。聚变研究正在推动激光更省电、打得更快,这能让纳米钻石产量蹭蹭涨——团队的目标是做到毫克级,跟传统工艺掰手腕。下一步更酷:他们计划11月用更强的压力,试着造一种叫BC8的碳——理论上比钻石更密、同样硬、还更不容易碎,地球上不会天然形成。普通塑料到钻石,再到可能超越钻石的材料,激光正在改写碳的剧本。
参考来源:Heuser B, et al. Recovery of ultrasmall nanodiamonds from plastics shock-compressed to pressures around 100 GPa. Diamond and Related Materials. 2026. DOI: 10.1016/j.diamond.2026.114091
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