【產(chǎn)通社，1月26日訊】北京理工大學（Beijing Institute of Technology, BIT）官網(wǎng)消息，其前沿交叉科學院陳亞彬教授課題組與爆炸科學與安全防護全國重點實驗室張建國教授團隊開展緊密合作，近日在極端環(huán)境下二維金剛石的可控制備方面取得重要突破，該工作在高溫高壓下由少層石墨烯成功制備出厚度可控、結構穩(wěn)定的二維超薄金剛石，并深入探究其結構轉變機制。相關研究成果以題為“Experimental Demonstration and Transformation Mechanism of Quenchable Two-dimensional Diamond”發(fā)表在國際學術期刊《Nature Communications》上，化學與化工學院博士研究生李嘉蔭為論文第一作者，北京理工大學陳亞彬教授和張建國教授為共同通訊作者。

二維金剛石因其獨特的sp3雜化方式、原子級厚度以及量子限域效應，被認為有望繼承體相金剛石優(yōu)異的硬度、熱導率和化學穩(wěn)定性，同時展現(xiàn)出獨特的物理化學性質(zhì)，在納電子學和光電子學領域具有巨大的應用潛力，成為新一代碳基功能材料（二維金剛石的研究進展，高壓物理學報，2025，DOI:10.11858/gywlxb.20251248）。盡管理論上對其結構與性質(zhì)有著諸多預測，但長期以來，二維金剛石的實驗制備與相變機制一直是該研究領域的難題（J. Ming, et al, Adv Mater, 2025, 37(42), e11137）。陳亞彬教授課題組與張建國教授團隊通過自主設計并搭建的雙面激光加熱金剛石對頂砧系統(tǒng)（授權發(fā)明專利號ZL 2022 1 0136753.X），在極端壓力（GPa級別）和極端溫度（1200 ~ 3500 K）條件下，成功實現(xiàn)了從三層碳原子到數(shù)百納米厚度范圍內(nèi)二維金剛石的可控制備。

研究團隊利用金屬錸箔作為石墨烯支撐基底與輔助吸熱材料，結合高溫高壓技術，成功制備出厚度低至三層碳原子的二維金剛石（32.3 GPa，2924 K，厚度約1 nm）。通過高分辨透射電鏡、顯微拉曼光譜、熒光光譜等表征手段，系統(tǒng)揭示了其晶體結構與光學性質(zhì)。實驗表明，二維金剛石產(chǎn)物展現(xiàn)出極窄的金剛石拉曼特征峰（半峰寬約3.6 cm-1），表明其具有優(yōu)異的晶體質(zhì)量。微區(qū)熒光光譜測試表明，二維金剛石產(chǎn)物展現(xiàn)出了豐富的發(fā)光色心，如NV0、SiV-等，這在量子計算和傳感器件等領域具有重要的應用前景。

該研究成果不僅為二維金剛石的可控制備提供了新的思路，也為深入理解碳同素異形體之間的相變機制提供了關鍵線索，對推動新型碳基納米材料的設計、合成與應用具有重要意義。

該研究得到了國家自然科學基金等多個項目的支持。該工作第一完成單位為北京理工大學，并得到了南京大學、北京高壓科學與技術研究中心等多個單位的鼎力支持。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.bit.edu.cn，以及https://www.nature.com/articles/s41467-025-68005-8。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）