길림대학교의 류빙빙, 요명광 교수팀이 중산대학교의 주승재 교수와 련합하여 고온고압에서 흑연이 후흑연을 거쳐 6각형 금강석을 형성하는 새로운 경로를 발견함과 아울러 처음으로 질이 좋고 순도가 높은 6각형 금강석 덩어리 재료를 합성해냈는데 금강석보다 더 단단하고 열 안정성도 뛰여나다고 10일 길림대학교가 밝혔다.

관련 연구성과는 국제학술지 《자연·재료》 최신호에 발표됐다.

금강석은 다이아몬드로도 불리운다. 일찍 1967년에 미국 과학자가 운석 구뎅이에서 일종의 진귀한 ‘슈퍼 다이아몬드’를 발견했는데 6각형 결정체 구조이고 운석 속에 공생하면서 더욱 단단해져 주목받았다. 하지만 인공합성의 순도 높은 6각형 금강석은 오랜 기간 공략하지 못한 과학난제였다.

앞서 한 연구에서 흑연이 덩어리 금강석으로 전변하는 일종의 새로운 기제를 제기하고 sp3 탄소 고압상 구조 형성이 중요요소라는 것을 발견했다. 관련 연구는 연구진에게 계발을 주었는데 6각형 금강석의 인공합성을 탐색할 때 고압상 구조가 관건일 가능성이 높았다.

운석 다이아몬드가 형성되는 과정에 초고압 뿐만 아니라 고온 조건도 있다는 것을 고려해 연구진은 고온고압 실험을 설계했다. 레이자 가온(加温) 금강석 대모루 기술(고압을 산생하는 실험장치)을 리용해 50GPa 초고압 고온에서 흑연의 구조변화 법칙을 현장 연구하면서 흑연이 고압력 구간에서 ‘후 흑연상’ 고압 구조를 형성하는 것을 발견했다. 다시 국부적인 가열을 통해 6각형 금강석을 성공적으로 획득했다.

연구진은 6각형 금강석이 뛰여난 물리적 성질을 갖고 있으며 경도가 천연 금강석의 40%를 넘고 진공환경에서 열 안정성이 섭씨 1100도에 달해 나노 금강석의 섭씨 900도보다 우수하다는 것을 발견했다. 또 대척도 분자동력학 리론 모방과 더한층 결부해 흑연층 퇴적 구성이 6각형 금강석 구조 형성에 대한 관건적인 역할을 밝혀내고 흑연이 후 흑연상을 거쳐 6각형 금강석이 형성되는 새로운 경로를 증명했다.

연구진은 이 성과는 6각형 결정구조를 가진 금강석 인공합성의 효과적인 경로를 제공했을뿐더러 독립적으로 존재한다는 유력한 증거를 제시했으며 초경질 재료와 신형 탄소 재료에 성능이 더 우수한 새로운 구성원을 추가함으로 립방체 금강석의 응용 한계를 돌파할 수 있는 가능성을 제공했다고 소개했다. 관련 성과는 운석중에서 다이아몬드의 구체적인 원천과 중대한 지질사건을 깊이 료해하는 데 중요한 의의가 있다.

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