为什么石墨在高温高压更容易转酿成六方金刚石 ，，，，，，而不是热力学上更为稳固的立方金刚石？？接纳高通量的模拟要领 ，，，，，，8188cc威尼斯质料学院谢耀平副研究员与复旦大学刘智攀教授 ，，，，，，博士生张校捷相助解决了这个困扰科学家多年的问题。。
六方金刚石(hexagonal diamond ，，，，，，HD), 又称蓝丝黛尔石(Lonsdaleite)是自然界中神秘的物质。。第一次发明六方金刚石是在美国亚利桑那州的巴林杰陨石坑(BarringerMeteror Crater)中的魔谷陨石(Canyon Diablo meteorite)和印度阿萨姆邦的阿帕拉陨石(Goalpara meteorite)中。。六方金刚石在地质研究中有着主要的作用。。例如 ，，，，，，在距今1.3万年的冰川世纪(Ice Age) ，，，，，，又称为更新世(Pleistocene), 地球上爆发大宗的大型动物灭绝。。许多学者以为 ，，，，，，这与流星撞击地球有关 ，，，，，，而现在科学家们判断是否有流星撞击事务的主要证据就是在响应的地质层中 ，，，，，，是否可以找到六方金刚石。。相比于六方金刚石(cubic diamond ，，，，，，CD) ，，，，，，立方金刚石则经常泛起在一样平常生涯 ，，，，，，通常被称为钻石。。人类早就知道石墨和钻石是同素异构体 ，，，，，，使用高温高压固态相变虽然可以将石墨转酿成金刚石 ，，，，，，可是一样平常需要重大的压强和很是高的温度 ； ；纵然云云 ，，，，，，获得的钻石颗粒度也极小。。
图 1 (a) 高通量盘算获得的4000个结构的能量与配位数漫衍图（b）5种亚稳的双相异质节 ，，，，，，图中虚线为金刚石密排面 ，，，，，，即HD(001), CD(111); B2中界面与密排面笔直 ； ；橙色标记界面原子。。
寻找石墨合成金刚石的最优合成条件是科学家已往60多年来一直起劲的研究偏向。。早在1967年 ，，，，，，在对石墨逐步增添压强时发明 ，，，，，，能合成稳固保存的金刚石的起始压强约莫为15 GPa, 起始温度约莫1000℃。。然而 ，，，，，，经由原子结构剖析发明 ，，，，，，在这种条件下合成的金刚石竟然不是常见的立方金刚石 ，，，，，，而是与来自宇宙的六方金刚石有着同样的结构。。因此 ，，，，，，明确石墨到六方金刚石的反应机理 ，，，，，，特殊是从原子条理展现其机理 ，，，，，，不但对合成钻石有着基础性的指导意义 ，，，，，，并且对深入相识陨石中钻石的详细泉源也有着主要意义。。更为普遍的是 ，，，，，，在高压物理中 ，，，，，，在差别的压强中物质将体现成完全纷歧样的性子 ，，，，，，深入明确石墨到金刚石的相变机理有普适的基础物理意义。。只管已往几十年来 ，，，，，，人们接纳了许多现代实验和理论要领对石墨到金刚石的相变举行了普遍研究 ，，，，，，可是由于难于相识固体相变的原子级别反应路径 ，，，，，，关于为何六方金刚石比起立方金刚石越发容易在固固相变中被合成的这一要害问题 ，，，，，，一直没有谜底。。最近 ，，，，，，谢耀平副研究员等人接纳随机势能面行走(SSW)要领 ，，，，，，系统研究了石墨到金刚石的固体相变历程 ，，，，，，高通量地寻找所有可能的异相结中心态（见图1） ，，，，，，为石墨到金刚石的成核相变路径的研究翻开了大门。。研究确定了七种异相结的晶体结构 ，，，，，，并发明石墨到六方金刚石的相变历程中会形成三维共格成核焦点 ，，，，，，而到立方金刚石的相变历程中必定陪同非共格界面的保存 ，，，，，，这就导致了石墨到六方金刚石的相变换力学更为容易。。同时 ，，，，，，该研究还指出 ，，，，，，相变历程中的应变力巨细对相变势垒起到至关主要的影响。。这一研究事情展望了石墨到金刚石固固相变的成核动力学 ，，，，，，为人工合成金刚石提供了新的思绪。。
最近 ，，，，，，该研究事情揭晓在国际顶级期刊J. Am. Chem. Soc. ，，，，，，并迅速获得海内外普遍关注。。该效果被美国科技资讯新闻网Phys.org做了题为《Scientists solve puzzle of turning graphite into diamond》的深度报道(feature story) ； ；被海内《物理化学学报》列为亮点事情 ； ；国家“能源质料化学协同立异中心”也将该事情列为亮点事情。。
相关链接：
1.Yao-Ping Xieet al. "Graphite to Diamond: Origin for Kinetics Selectivity."Journal of the American Chemical Society. DOI:10.1021/jacs.6b11193
2."Scientists solve puzzle of turning graphite into diamond" February 23, 2017https://phys.org/news/2017-02-scientists-puzzle-graphite-diamond.html
