自18世紀(jì)證實(shí)了金剛石是由純碳組成以來(lái)，人們就開(kāi)始了對(duì)人造金剛石的研究。目前人造金剛石主要通過(guò)高溫高壓方式制取，大面積制備十分困難，這極大地限制了其廣泛應(yīng)用。浙江工業(yè)大學(xué)胡曉君教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地“復(fù)原”了化學(xué)氣相沉積金剛石的生長(zhǎng)過(guò)程，在低壓狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)“石”成“鉆”，為大面積金剛石的合成提供了新的策略和理論依據(jù)。

       該成果于2022年4月13日被最新一期《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》在線報(bào)道。浙江工業(yè)大學(xué)為文章唯一通訊單位，胡曉君教授為唯一通訊作者，團(tuán)隊(duì)成員蔣梅燕博士和陳成克博士為共同第一作者。

       石墨如何成“鉆”？
       目前人造金剛石的產(chǎn)業(yè)化合成主要有兩種：高壓高溫法和化學(xué)氣相沉積法。但高溫高壓法受設(shè)備的限制，目前還難以制備大尺寸單晶金剛石；而化學(xué)氣相沉積需要以天然單晶金剛石為襯底生長(zhǎng)單晶金剛石，而天然單晶金剛石受面積所限，依然無(wú)法制備大面積金剛石，極大地限制了人造金剛石的應(yīng)用。

       研究人員關(guān)注到，與石墨相比，處于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的金剛石能夠在化學(xué)氣相沉積的低壓下形成，其獨(dú)特的形成機(jī)制可能蘊(yùn)藏著一種合成大面積金剛石的方法。但化學(xué)氣相沉積的生長(zhǎng)環(huán)境復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)原位表征，所以該沉積過(guò)程中金剛石的形成機(jī)制一直是材料領(lǐng)域科學(xué)家們亟待解決的難題。

       為攻克這一難題，胡曉君研究團(tuán)隊(duì)以“菜花”狀的納米金剛石顆粒為模板，利用緩慢生長(zhǎng)的方法，形成瞬時(shí)的生長(zhǎng)薄層，“復(fù)原”了化學(xué)氣相沉積金剛石的生長(zhǎng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)鉭原子能讓氫、氧氣氛中的石墨自發(fā)轉(zhuǎn)化為金剛石（見(jiàn)圖一）。

       該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)了化學(xué)氣相沉積過(guò)程中金剛石的形成機(jī)制，揭示了低壓下石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸臋C(jī)理，為大面積金剛石的合成提供了新的策略及理論依據(jù)，也為理解其他具有不同雜化電子構(gòu)型的材料的生長(zhǎng)機(jī)制提供了一個(gè)新角度。

       莫干山金剛石研究中心

       2022年9月，胡曉君教授團(tuán)隊(duì)與內(nèi)蒙古唐合科技有限公司圍繞《金剛石制備新方法研究》簽訂總金額1200萬(wàn)元的重大技術(shù)合作協(xié)議，并在研究院揭牌成立莫干山金剛石研究中心。中心聚焦國(guó)家在寬禁帶半導(dǎo)體材料方面的需求，開(kāi)展金剛石制備新方法、摻雜及光電性能的基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)化推廣。中心負(fù)責(zé)人胡曉君教授是浙江-俄羅斯金剛石薄膜及功能器件聯(lián)合研究中心負(fù)責(zé)人、浙江省量子信息與智能材料國(guó)際科技合作基地負(fù)責(zé)人，長(zhǎng)期在金剛石薄膜等低維超硬功能材料、納米碳材料和計(jì)算材料學(xué)等方面開(kāi)展相關(guān)研究。先后承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家國(guó)際科技合作項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及千萬(wàn)級(jí)重大橫向項(xiàng)目二十余項(xiàng)，在PNAS、Carbon等國(guó)際知名期刊發(fā)表論文90余篇，授權(quán)發(fā)明專利30余項(xiàng)。

       2022年11月15—17日，胡曉君教授將受邀參加第六屆國(guó)際碳材料大會(huì)金剛石論壇并作《金剛石的制備及n型摻雜新方法》報(bào)告。

       報(bào)告的內(nèi)容主要包括：

       ◆1、化學(xué)氣相沉積過(guò)程中金剛石的形成機(jī)制，發(fā)現(xiàn)金剛石是由石墨相變而來(lái)，顛覆了“碳原子形成金剛石結(jié)構(gòu)”的傳統(tǒng)觀念；發(fā)現(xiàn)石墨低壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸臋C(jī)理，顛覆了“石墨高溫高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸钡膫鹘y(tǒng)觀念，為基于石墨低壓制備大面積金剛石提供了新策略和理論依據(jù)；

       ◆2、金剛石的n型摻雜：創(chuàng)制了適用于納米金剛石薄膜的低劑量離子注入工藝、低真空熱氧化退火工藝；提出n型密堆積納米金剛石薄膜新結(jié)構(gòu)，獲得高遷移率n型納米金剛石薄膜；
       ◆3、金剛石的色心發(fā)光研究：首次人工制備出少于3個(gè)色心的超小尺寸納米金剛石，其室溫發(fā)光性能至今保持世界第一，在單光子源、量子探針等方面有重要應(yīng)用；發(fā)展出提升色心發(fā)光強(qiáng)度的普適性方法。

        附上相關(guān)日程安排，看看有沒(méi)有感興趣的報(bào)告呀~ ~