一項(xiàng)新的研究表明，包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Yingwei Fei 和Lin Wang 在內(nèi)的國(guó)際研究小組合成了一種新型超硬碳玻璃，該玻璃在設(shè)備和電子產(chǎn)品中具有許多潛在的實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)用。它是已知最硬的玻璃，并且在所有玻璃材料中具有最高的導(dǎo)熱率。他們的研究結(jié)果發(fā)表在期刊《自然》 上。

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在理解材料的特性時(shí)，功能遵循形式。原子如何通過(guò)化學(xué)方式相互結(jié)合，以及由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)排列，決定了材料的物理特性——包括可以用肉眼觀(guān)察到的物理特性和只能通過(guò)科學(xué)檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)的物理特性。

碳無(wú)論是單獨(dú)形成還是與其他元素結(jié)合形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的能力都是無(wú)與倫比的。某些形式的碳是高度組織化的，具有重復(fù)的晶體圖案。其他的則更加無(wú)序，這種特征被稱(chēng)為無(wú)定形。將碳基材料固定在一起的鍵類(lèi)型決定了其硬度。

費(fèi)英偉解釋說(shuō)：“合成具有三維鍵的無(wú)定形碳材料一直是一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)。關(guān)鍵是找到合適的起始材料，在壓力的作用下可以發(fā)生轉(zhuǎn)變?！?

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)地球與行星實(shí)驗(yàn)室主任理查德·卡爾森補(bǔ)充道：“幾十年來(lái)，卡內(nèi)基研究人員一直處于該領(lǐng)域的最前沿，利用實(shí)驗(yàn)室技術(shù)產(chǎn)生極端壓力來(lái)生產(chǎn)新型材料或模擬行星內(nèi)部的深層條件?！?

由于其熔點(diǎn)極高，不可能以金剛石為原料合成金剛石玻璃。然而，吉林大學(xué)劉冰冰和姚明光（前卡內(nèi)基訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)使用由60個(gè)分子排列成空心球體的碳形式實(shí)現(xiàn)了突破。這種獲得諾貝爾獎(jiǎng)的材料被非正式地稱(chēng)為“巴基球”，被加熱到足以使其足球狀結(jié)構(gòu)崩潰，從而產(chǎn)生無(wú)序狀態(tài)，然后在壓力下將碳轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)金剛石。

該團(tuán)隊(duì)使用大容量多安瓿壓機(jī)來(lái)合成金剛石玻璃。該玻璃足夠大，可以進(jìn)行表征。它的特性已通過(guò)各種先進(jìn)的高分辨率技術(shù)探測(cè)原子結(jié)構(gòu)得到證實(shí)。

費(fèi)英偉解釋說(shuō)：“創(chuàng)造出具有如此優(yōu)異性能的玻璃將為新的應(yīng)用打開(kāi)大門(mén)。新玻璃材料的使用取決于制造大塊玻璃，這在過(guò)去一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。我們能夠合成這種新型超硬金剛石玻璃的相對(duì)較低的溫度使得批量生產(chǎn)更加實(shí)用?！?