人工制取超金刚石材料有望

【美国《科学》周刊２月２４日一期文章】题：走向制取超金刚石材料的又一步
上周，在拉斯韦加斯召开的美国矿物、金属及材料学会年会上，钟亦华（音）报告说，他和他在西北大学的同事已制成一种新的合成材料，其中可能包含了原先预料优于金刚石的结构。
这种由厚度与原子相似的氮化钛和氮化碳层构成的合成材料，其硬度已达到氮化硼立方晶体的水平，后者是目前硬度最接近金刚石的人造材料。除了实际的用途外，这种合成材料还证明了一种方法的正确性，该方法可能成为制取具有超硬度晶体结构的纯氮化碳的关键。纯氮化碳的超硬结构最初是由物理学家马尔文·科恩和材料学家埃米·刘在伯克利加州大学预言的。
科恩和刘推测，氮化碳晶体内的共价键会使之比金刚石更硬。他们的计算机模型也证明了“贝塔”相结构较为稳定。但是，尝试制取此种结构的氮化碳薄膜的研究人员最终得到的是一种非晶态的化合物，其结构完全没有规律。
钟说，问题是碳原子和氮原子不会轻易地按“贝塔”相结构排列自己，“如果光靠自然界，这种结构是不会形成的”。于是在两年以后，他与西北大学的材料学家冯敏秀（音）和威廉·斯普罗尔决定用一些“刺激”来促成氮化碳“贝塔”相结构的形成，具体手段是把氮化钛——其晶格正好与所预言的结构完全匹配——用作它的模板。他们使用一种名为磁控管喷镀的工艺，在钢材表面交替镀上这两种材料。
结果得到的合成材料异常坚硬。其硬度为４５到５５千兆帕斯卡，几乎是非晶氮化碳的两倍，并且接近金刚石的硬度。钟说，由于这些氮化碳层的厚度很薄，只有４到５毫微米，它们的结构很难看得出，他们目前正在进行电子衍射研究，可能会得出判断。