Diamond and Related Materials 期刊封面文章：LHDAC合成纳米多晶金刚石（NPD）

近日，四川大学原子与分子物理研究所高压科学与技术实验室雷力研究员团队以高压固相复分解反应（HSM）合成2H相纳米片状石墨作为前驱体，并利用激光加热金刚石压砧(LHDAC)技术成功合成了纳米聚晶金刚石(NPD)。

 NPD是由石墨(或其它碳源)在不添加任何烧结助剂的条件下经高温(> 2000 ℃)高压(> 12 GPa)相变直接转变而得到的。NPD取向随机，且由于粒径小，导致构成的NPD具有极高的晶界密度，极大的阻止晶界滑移等情况出现，因此其具备极高的硬度。宏观表现出各向同性，不仅同时具备高硬度以及高断裂韧性，同时还拥有良好的透光性以及热稳定性等优异性能。以往对 NPD 高压合成的研究都是基于大腔体压机(LVP)技术进行的。然而， LHDAC作为一种重要的高压技术，很少有成功合成 NPD 的报道。

在这项工作中，通过优化加热激光光路和样品腔的设计，以减少 LHDAC 中产生的温度梯度差。以 2H 相纳米片状石墨为前驱体，在 18-20.5 GPa 的高压和 2200-2500 ℃ 的高温下，加热 15 分钟合成了 NPD。石墨前驱体是通过 Li₂CO₃ 和 hBN 在 5 GPa 和 1500 ℃ 下的高压固相复分解反应（HSM）在 LVP 中合成的。制备的 NPD 晶粒大小在 10-20 nm 之间，具有均匀的细晶粒分布、高缺陷密度和低密度孪晶边界。这是首次报道利用 LHDAC 成功合成 NPD，为从石墨中可控成核 NPD 开辟了新途径。

基金支持: 国家自然科学基金项目(12374013和U2030107)和中央高校基本科研业务费专项资金(2020SCUNL107)资助。

硕士研究生李宇是论文第一作者，四川大学原子与分子物理研究所为论文的唯一作者单位。

 相关研究成果以“LHDAC synthesis of nanopolycrystalline diamond from nano-flake-like graphite”为题作为封面文章发表于Diamond and Related Materials杂志（中科院2区期刊，影响因子：4.3），期刊卷号: 152(2025)111899，并于2025年2月1日出版。 DOI：https://doi.org/10.1016/j.diamond.2024.111899。