东京大学研究团队近日宣布，首次在低温（-173～23℃）、低压（10-5Pa）条件下，仅用1~20秒时间，即实现了球状且无缺陷的纳米金刚石（ND）合成，并达到100%收率。
纳米金刚石的粒径分布分析
传统人造金刚石通常需在约1500℃和10GPa的极端条件下合成，且难以避免缺陷。相比之下，本研究大幅降低了工艺难度，并突破了纳米金刚石制备中的结构限制。
研究以金刚石骨架的前体分子——金刚烷（Ad）为对象，在原子分辨透射电子显微镜下，利用自主开发的“高速高分辨电子显微镜法（SMART-EM）”，向Ad晶体照射80~200keV电子束。团队捕捉到了从Ad寡聚物到立方晶纳米金刚石的转化过程：电子束优先打断C-H键，产生自由基，经多聚化反应逐步构建出球状且无缺陷的纳米金刚石，同时伴随氢气的生成与消失。
金刚烷→金刚石的合成过程
更重要的是，研究首次以亚埃级空间分辨率和毫秒级时间分辨率记录下了金刚石骨架的生长过程，并揭示了Ad5向Ad8、Ad17向Ad26的分子增长动力学特征。
目前，纳米金刚石因其卓越的硬度、生物相容性和光学特性，在材料科学、生命科学、精密器件及新型功能材料领域具有广阔应用前景，该成果也为低能耗、可控化制备纳米金刚石开辟了新路径。
粉体圈Coco编译
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