一個由韓國基礎科學研究所（IBS）領導的研究團隊使用由鎵、鐵、鎳和硅組成的液態金屬合金做金屬助熔劑，在1個大氣壓和1025℃的條件下生成了人造金剛石。這一成果有助于深化基礎科學研究并以新方式擴大金剛石生長規模。該項研究成果發表在最新一期《自然》上。
目前，人造金剛石大部分是用高壓高溫（HPHT）方法生產的。通常是將石墨和金屬助熔劑放在壓力機中，在極高壓（5Gpa—6Gpa）下加熱到高溫（1300℃—1600℃）后生成，而在更加溫和條件下合成金剛石仍然很難。
現在，IBS的羅德尼·魯夫教授團隊利用新的液態金屬助熔劑降低金剛石的形成勢壘，從而實現金剛石在常壓條件下生長。研究人員進行了一系列實驗，最終成功使用自制冷壁真空系統合成了金剛石。
研究小組發現，金剛石生長在一種液態金屬合金的亞表面上，該合金由鎵、鎳、鐵、硅的混合物（原子百分比為77.75∶11.00∶11.00∶0.25 ）組成，在約1025℃、1個大氣壓下暴露在甲烷－氫氣中。
同步加速器二維X射線衍射測量證實合成的金剛石具有非常高純度，其結構中存在硅空位色心。研究人員認為，這種具有硅空位色心的人造金剛石可能在磁感應和量子計算中具有應用價值。
團隊深入研究了金剛石在這些新條件下成核和生長的可能機制。樣品橫截面高分辨率電子顯微鏡成像顯示，與金剛石直接接觸的凝固液態金屬中有約30—40納米厚的亞表面非晶區域。該非晶區域頂部表面大約有27%的原子是碳原子，碳濃度隨著深度的增加而降低。進一步實驗發現，液態金屬中心區域溫度較低。這種溫度梯度促使碳向中心區域擴散，促進了金剛石生長。硅在金剛石增長中扮演著關鍵角色，可能參與了金剛石的初始成核。此外，通過用鈷代替鎳或用鎵—銦混合物代替鎵，可以生長出高質量的金剛石。
一個由韓國基礎科學研究所（IBS）領導的研究團隊使用由鎵、鐵、鎳和硅組成的液態金屬合金做金屬助熔劑，在1個大氣壓和1025℃的條件下生成了人造金剛石。這一成果有助于深化基礎科學研究并以新方式擴大金剛石生長規模。該項研究成果發表在最新一期《自然》上。
目前，人造金剛石大部分是用高壓高溫（HPHT）方法生產的。通常是將石墨和金屬助熔劑放在壓力機中，在極高壓（5Gpa—6Gpa）下加熱到高溫（1300℃—1600℃）后生成，而在更加溫和條件下合成金剛石仍然很難。
現在，IBS的羅德尼·魯夫教授團隊利用新的液態金屬助熔劑降低金剛石的形成勢壘，從而實現金剛石在常壓條件下生長。研究人員進行了一系列實驗，最終成功使用自制冷壁真空系統合成了金剛石。
研究小組發現，金剛石生長在一種液態金屬合金的亞表面上，該合金由鎵、鎳、鐵、硅的混合物（原子百分比為77.75∶11.00∶11.00∶0.25 ）組成，在約1025℃、1個大氣壓下暴露在甲烷－氫氣中。
同步加速器二維X射線衍射測量證實合成的金剛石具有非常高純度，其結構中存在硅空位色心。研究人員認為，這種具有硅空位色心的人造金剛石可能在磁感應和量子計算中具有應用價值。
團隊深入研究了金剛石在這些新條件下成核和生長的可能機制。樣品橫截面高分辨率電子顯微鏡成像顯示，與金剛石直接接觸的凝固液態金屬中有約30—40納米厚的亞表面非晶區域。該非晶區域頂部表面大約有27%的原子是碳原子，碳濃度隨著深度的增加而降低。進一步實驗發現，液態金屬中心區域溫度較低。這種溫度梯度促使碳向中心區域擴散，促進了金剛石生長。硅在金剛石增長中扮演著關鍵角色，可能參與了金剛石的初始成核。此外，通過用鈷代替鎳或用鎵—銦混合物代替鎵，可以生長出高質量的金剛石。
本文鏈接：液態金屬合金助力常壓生產人造金剛石http://www.sq15.cn/show-2-5457-0.html
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