“金剛石奈米高壓艙” 有望實現高壓材料廣泛應用

記者17日從北京高壓科學研究中心獲悉，該中心研究員曾橋石帶領的國際研究團隊合成了一種由金剛石構成的奈米壓力艙，能夠把物質的高壓狀態永久封存其中。高壓態物質因此可以擺脫傳統壓力裝置的束縛，如普通材料一樣在常壓條件下獨立存在，從而掃除了高壓態物質基礎研究和廣泛應用面臨的一個主要障礙。該成果刊登在8月17日的《自然》雜誌上。

高壓下發現的許多新奇物理現象，諸如近室溫超導，當壓力去除時也隨即消失。因此，將高壓下的新物態和性質完好保留到常壓環境，是高壓材料實現應用的前提，也是人們長期追求的一個科學夢想。

由北京高壓科學研究中心科學家領導的國際團隊另辟蹊徑，擺脫傳統上利用高壓機械裝置來維持材料壓力的思路，在材料合成過程中，把材料的高壓態直接植入並封存到由堅硬的金剛石構築的複合材料中。作為示範，他們把一種富含奈米空洞的“玻璃碳”和氬氣一起在壓力裝置中加壓到大約50萬個大氣壓，這時，“玻璃碳”猶如海綿吸水一樣把氬氣吸納到其奈米空洞中，然後他們再利用高溫（1800℃）促使“玻璃碳”轉變成金剛石。當樣品從壓力裝置中取出時，處於常溫常壓環境中的金剛石樣品的奈米腔體中成功保留了處於極高壓力態（22萬個大氣壓）的氬。他們把這種全新的由金剛石包含大量高壓物質奈米顆粒的複合材料命名為“金剛石奈米高壓艙”。

曾橋石表示，“金剛石奈米高壓艙”的概念可以應用到包括氣體、液體、固體各種形態的目標材料，並且可以通過多次合成聚整合大塊高壓態材料，方便日常生活中的實際應用。