福州大学至诚学院-高校直通车

近日，福州大学至诚学院校友、2017届材料化学毕业生以第一作者身份在世界顶级期刊《Nature》发表了题目为“Growth of diamond in liquid metal at 1 atm pressure”的研究论文。

据悉，在地球地幔的金属熔体中，形成了天然金刚石diamonds，温度为900–1,400°C，压力为5–6GPa。根据碳相图，

高压和高温条件下，金刚石具有热力学稳定性。通用电气（General Electric）科学家于1955年发明并使用了一种高压高温设备，通过在约7GPa和1600°C条件下，使用熔融硫化铁，以人工合成了金刚石。现有模型认为，只有在高压和高温下，才能使用液态金属生长金刚石。

作者在研究论文中，报道了在没有晶种颗粒的情况下，使用液态金属，但在1atm压力和1,025°C下，金刚石晶体和多晶金刚石薄膜的生长，打破了高温高压的合成制备模式。通过甲烷的催化活化和碳原子向表面区域内的扩散，在由镓、铁、镍和硅组成的液态金属表面，实现了金刚石生长。研究发现，在液态金属表面，碳的过饱和导致金刚石的成核和生长，并且在稳定四价键碳团簇中，硅元素起着重要作用，四价键碳团簇在成核中起着重要作用。在中等温度和1atm压力下，在液态金属中，生长（亚稳）金刚石，为进一步的基础科学研究和这种类型生长缩放提供了许多可能性。

 在石墨界面处的液态金属表面上，合成金刚石

 13C标记的原生金刚石表征

SEM-FIB制备的横截面样品TEM数据