开启材料科学新纪元 利用电子辐射低压合成钻石 科学家突破传统 (材料科学探索)
东京大学研究团队近期在《科学》杂志上发表了一项引人注目的人工钻石合成新方法，其创新性在于突破了传统合成路径对极端条件的依赖。传统方法通常需要数十吉帕的高压和数千开尔文的高温环境，或依赖化学气相沉积技术，而该团队仅通过电子束辐照金刚烷（C10H16）分子，在低压条件下实现了钻石的合成，同时有效避免了有机样本的电子束损伤。这一成果不仅拓展了人工钻石的制备路径，也为电子显微技术在有机反应控制与分析中的应用开辟了新的可能性。
金刚烷因其与钻石具有相同的四面体对称碳骨架结构，被视为理想的纳米钻石前体材料。此前科学界普遍认为通过电子束诱导其转化为钻石结构是不可行的，主要原因在于电子束通常被认为会导致有机分子迅速分解。该研究团队通过精确控制透射电子显微镜（TEM）的实验条件——在80–200千电子伏的能量范围内、100~296开尔文的温度下对金刚烷进行数十秒辐照——成功实现了C–H键的断裂与C–C键的重新构建，最终形成三维钻石晶格。这一过程通过原子级分辨率的TEM实现了实时观测，为理解纳米钻石的聚合机制提供了直接证据。
该研究的另一重要意义在于其方法学上的突破。中村荣一教授自2004年以来一直致力于挑战“电子束必然导致有机分子分解”这一传统认知，此次成果不仅验证了电子束在可控条件下可用于促进有机分子的定向转化，还突显了TEM作为一种实时反应监控与解析工具的强大能力。该方法未来或可应用于更广泛的有机反应体系，推动材料合成与成像分析技术的协同发展。
这项研究不仅在人工钻石合成领域提出了更加温和、高效的制备策略，也为电子束技术在分子级操作与观测中的应用提供了重要范例，具有显著的科学与技术价值。
相关标签： 低压、 纳米、 电子辐射、 电子束、 金刚烷、 钻石、 新型高温超导体、
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