30 年來夢想材料，科學家成功合成出媲美鑽石的超堅硬物質

1980 年代，理論首次預測可能存在多種類似鑽石的堅韌碳氮化物，但科學家花了幾十年時間嘗試創造傳說物質都未能成功。現在，重大突破終於出現了，來自德國、蘇格蘭、瑞典的科學團隊合成出一種媲美鑽石、幾乎不可能破碎的氮化碳材料，未來有望成為與鑽石媲美的終極工程材料。

雖然科學家很早就代就認知到氮化碳堅硬、高耐熱性的潛力，但製造出它們是另一回事，過去一直沒有成功合成的可靠研究。

現在愛丁堡大學領導的國際團隊取得突破，透過與自然形成鑽石的類似方式，研究人員合成出比立方氮化硼（β-BN）更硬的有機半導體氮化碳（carbon nitride），前者是世上第二硬材料，結構類似鑽石但耐高溫性優於金剛石，而新型氮化碳材料應用可能性近乎無限。

為了製造這種物質，研究人員先壓縮碳和氮前驅物，使其承受約地球大氣壓 70 萬倍的壓力，同時以雷射將前驅物加熱至約 1,500℃。

接著利用歐洲 3 個獨立粒子加速器的強 X 射線束，檢查新合成的氮化碳原子排列，確定它具有突破性超硬材料所需結構，成功生產出材料學界過去 30 年夢寐以求的傳說材料。不僅如此，新材料冷卻恢復到正常大氣壓力後仍維持硬度。

團隊表示，這項突破將為多種用途開展新道路，包括讓車輛、太空船更堅固的外殼保護塗層、重型鑽頭、強大耐用的切割工具、光電探測器等，而合成氮化碳可能具高能量密度，少許質量就能儲存大量能量，直白來說氮化碳也可製造成強大炸藥。

目前，成本是阻礙氮化碳大規模生產的主要因素，但科學家相信，合成氮化碳有天會在許多應用成為與鑽石媲美的終極工程材料。

新論文發表在《先進材料》（Advanced Materials）期刊。

• This new synthetic material is nearly as durable as diamonds
• Unbreakable material nearly as hard as diamond, with high energy density
• Ultra-hard material to rival diamond discovered

（首圖來源：pixabay）