近日，一則重磅消息在科研界引起了轟動。2025年2月12日，媒體報道了吉林大學物理學院高壓與超硬材料全國重點實驗室劉冰冰教授、姚明光教授團隊，攜手中山大學朱升財教授等取得的重大突破。他們的研究成果發(fā)表于《自然·材料》，揭示了高溫高壓下石墨經后石墨相轉變?yōu)榱?a href='/news/search/key/%25E9%2587%2591%25E5%2588%259A%25E7%259F%25B3.html' target='_blank'>金剛石的獨特路徑，還首次成功合成高質量六方金剛石塊材。

       這一成果為何如此重要？關鍵在于六方金剛石在半導體材料領域展現出巨大優(yōu)勢。從帶隙來看，六方金剛石帶隙是硅的5.5倍 ，帶隙越大，半導體器件在高電壓、高頻率工作時越穩(wěn)定，介電擊穿的可能性大幅降低。電力處理能力上，理論它能處理約50,000倍于硅的電力，可滿足未來高功率、高能量密度半導體器件的需求。并且，六方金剛石有著優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和極高的硬度，在高溫、高輻射等極端環(huán)境下仍能穩(wěn)定運行，讓半導體器件適應更惡劣工況。其電子遷移率高，開關速度快，能提升半導體芯片性能，降低功耗。

       再看六方金剛石和普通立方金剛石的區(qū)別。晶體結構上，六方金剛石屬六方晶系，碳原子呈六方緊密堆積排列；普通金剛石屬等軸晶系，碳原子以立方緊密堆積形成四面體結構。物理性質方面，六方金剛石硬度更高，達155±9GPa ，超過天然金剛石40%以上，真空熱穩(wěn)定性可達1100℃，折射率高、色散性能強，經X射線照射會發(fā)出藍綠色光，這些都是普通金剛石所不具備的。形成條件上，六方金剛石通常源于隕石撞擊的高溫高壓環(huán)境，自然界罕見；普通金剛石多在地球深部高溫高壓下由碳原子長時間結晶形成，也可人工大量合成。應用前景上，六方金剛石因超高硬度和熱穩(wěn)定性，在極端環(huán)境電子器件、航空航天、高端精密加工等領域潛力巨大；普通金剛石主要用于珠寶行業(yè)，以及制造切割工具、磨料、鉆探鉆頭等，還可作為散熱材料和量子比特基礎材料。

       這次研究成果意義非凡。技術上，為六方金剛石人工合成提供有效方法，證實其獨立存在，有望打破立方金剛石應用局限，為第四代半導體技術研發(fā)注入新動力。產業(yè)層面，全球金剛石半導體材料研究日本領先，而中國團隊的成果有望提升我國半導體領域競爭力，助力擺脫對傳統金剛石的依賴，實現彎道超車。這不僅是科研的進步，更是關乎未來科技發(fā)展和產業(yè)競爭的關鍵一步。