Recentemente, a equipe dos professores Liu Bingbing e Yao Mingguang da Universidade de Jilin e do professor Zhu Shengcai da Universidade Sun Yat-sen descobriu um novo caminho para a grafite formar diamante hexagonal através da fase pós-grafite sob alta temperatura e pressão, e sintetizou pela primeira vez um material a granel de diamante hexagonal quase puro de alta qualidade, que é mais duro que o diamante cúbico e tem boa estabilidade térmica. Resultados relevantes da pesquisa foram publicados na revista acadêmica internacional "Nature·Materials".
Em 1967, cientistas americanos descobriram um raro "super diamante" em uma cratera de meteorito. Atraiu muita atenção porque tinha uma estrutura cristalina hexagonal, era simbiótica em meteoritos e era mais dura. No entanto, a síntese artificial de diamante hexagonal de fase pura tem sido um problema científico que não foi resolvido há muito tempo.
Pesquisas anteriores propuseram um novo mecanismo para a transformação de grafite em diamante cúbico e descobriram que a formação da estrutura da fase de alta pressão do carbono sp3 é um fator importante. A equipe se inspirou no fato de que, ao explorar a síntese artificial do diamante hexagonal, a estrutura da fase de alta pressão provavelmente será a chave.
Para tanto, a equipe projetou um experimento de alta temperatura e alta pressão, usando tecnologia de bigorna de diamante aquecida a laser para estudar as mudanças estruturais da grafite in situ sob pressão ultra-alta e alta temperatura de 50 GPa. Eles descobriram que a grafite formará uma estrutura de alta pressão na fase pós-grafite na faixa de alta pressão e, em seguida, obteve com sucesso o diamante hexagonal por meio de aquecimento local.
Pesquisas mostram que o diamante hexagonal sintético possui excelentes propriedades físicas, com dureza 40% superior à do diamante natural; sua estabilidade térmica pode atingir 1100°C em ambiente de vácuo, o que é melhor que os 900°C do nanodiamante. A equipe combinou ainda simulações teóricas de dinâmica molecular em grande escala para revelar o papel fundamental da configuração de empilhamento da camada de grafite na formação da estrutura hexagonal do diamante, confirmando um novo caminho para a grafite formar diamante hexagonal através da fase pós-grafite.
Esta conquista fornece uma maneira eficaz de sintetizar artificialmente diamante hexagonal de fase pura, adicionando novos membros com melhores propriedades a materiais superduros e novos materiais de carbono. É também de grande importância para a compreensão aprofundada das fontes específicas de diamantes em meteoritos e grandes eventos geológicos.