نجح العلماء الصينيون في تركيب الماس السداسي بحجم 100 ميكرومتر.

After nearly ten years of continuous research, the international research team of Beijing High Voltage Science Research Center and Xi'an Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, has made a major breakthrough. Researchers have successfully transformed high-quality graphite single crystal precursor into hexagonal diamond at the micrometer level, and this achievement was published in the internationally authoritative journal Nature on the 30th.

 

الماس السداسي تظهر خصائص ميكانيكية قابلة للمقارنة مع الماس المكعبي. على عكس الماس المكعبي الذي يحتوي فقط على طول ارتباط كربون-كربون واحد، فإن الماس السداسي يظهر خصائص توزيع طول ارتباط مختلفتين. وقد تم الإبلاغ عن أن المسافة بين الطبقات تقلصت بشكل كبير، وأن طريقة التكديس الفريدة هذه لذرات الكربون يمكن أن تتغلب بشكل فعال على الضعف الفطري للانزلاق على سطح التكديس الكثيف للماس المكعبي.

 

لقد كانت عملية تخليق الماس السداسي دائمًا تحديًا كبيرًا في المجتمع العلمي. في عام 1967، اكتشف العلماء الأمريكيون لأول مرة هذا "الماس الفائق" النادر في فوهة نيزك، مما جذب الكثير من الانتباه بسبب هيكله البلوري السداسي. ومع ذلك، فإن ظروف تكوين الماس السداسي صارمة للغاية، وكان من الممكن في السابق أن يتواجد فقط مع النيازك على النانو.

 

صمم فريق البحث بشكل مبتكر خطة تجريبية ذات درجة حرارة وضغط عالٍ. لقد أجرى العلماء أبحاثًا في الموقع على التغيرات الهيكلية للغرافيت تحت ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية باستخدام تكنولوجيا الماس المدفأ بالليزر. وقد وجدت التجارب أن الغرافيت يشكل هيكل "مرحلة ما بعد الغرافيت" عند ضغط عالي، ثم يتم الحصول على الماس السداسي بنجاح من خلال التسخين المحلي.

 

At the same time, the research team combined large-scale molecular dynamics theory simulations to reveal the crucial role of graphite layer stacking configuration in the formation of hexagonal diamond structures. This discovery confirms a new pathway for graphite to form hexagonal diamond through post graphite phase, opening up new technological directions for the preparation of superhard materials.

 

تظهر البيانات التجريبية أن الماس السداسي الذي تم تصنيعه له صلابة تبلغ حتى 155 جيجا باسكال، متجاوزًا الماس الطبيعي بأكثر من 40%. في بيئة فراغية، يمكن أن تصل استقراريته الحرارية إلى 1100 درجة، وهو ما يعد أفضل بكثير من أداء 900 درجة للماس النانوي. هذه الخصائص الفيزيائية الممتازة تجعل الماس السداسي يظهر إمكانيات كبيرة في التطبيقات الصناعية.

 

أنهت هذه الدراسة المنهجية أكثر من 60 عامًا من الجدل الأكاديمي بشأن الوجود المجهري للألماس السداسي. نتائج البحث لا توفر فقط أدلة قوية على الوجود المستقل للألماس السداسي، ولكنها أيضًا تؤسس قاعدة صلبة لتطويره كجيل جديد من المواد الوظيفية عالية الأداء. من المتوقع أن يدفع هذا الإنجاز الابتكار التكنولوجي في مجال المواد الفائقة الصلابة ويضخ زخمًا جديدًا في تطوير الصناعات ذات الصلة.

 

ما هوماس سداسي الشكل؟

Hexagonal diamond (HD), also called lonsdaleite, is a hexagonal allotrope of carbon in which every carbon atom is sp³-hybridized and tetrahedrally bonded to four neighbors, forming a three-dimensional covalent framework. First predicted in 1962 and identified in 1967 in meteoritic material from Canyon Diablo (Arizona), it was named after crystallographer Kathleen Lonsdale. For decades only nanoscale fragments or disordered intergrowths were available, so its existence as a distinct phase and its intrinsic properties remained controversial. In 2025 a team led by Prof. Ho-kwang (Dave) Mao at the Center for High Pressure Science & Technology Advanced Research synthesized millimetre-sized, highly ordered single-phase lonsdaleite by compressing and heating high-quality graphite single crystals under controlled quasi-hydrostatic pressures. Electron microscopy revealed direct conversion of graphite (1010) into HD (0002) and graphite (0002) into HD (1010). The resulting samples are almost pure lonsdaleite with only trace cubic-diamond defects and exhibit a hardness slightly exceeding that of cubic diamond.

 

كيف يختلف اللونسدلايت عن الماس المكعب؟

اللونزدايت (الماس السداسي) يختلف عن الماس المكعب في أربع طرق رئيسية:

1 تناظر البلورة والترتيب
لونسدالايت: شبكة سداسية، مجموعة فضائية P6₃/mmc؛ تتراص طبقات الكربون المرتبطة برابطة سب3 في تسلسل AB-AB على طول محور c.
• الماس المكعبي: شبكة متواجدة في مراكز الأوجه، المجموعة الفرعية Fd-3m؛ تتبع الطبقات تسلسل ABC-ABC.

 

2 معلمات الشبكة
• لونسداليت: ≈ 2.51 Å، c ≈ 4.12 Å.
• Cubic diamond: a=3.5668 Å .

 

3 استقرار وطاقة
لونزدالايت أعلى بحوالي 0.025 إلكترون فولت لكل ذرة في الطاقة مقارنة بالماس المكعب، مما يجعله غير مستقر.

 

4 الخصائص الميكانيكية
• تشير النظرية والتخليقات الحديثة لكريستالات فردية بحجم مليمتر إلى أن اللونسدالايت أصعب قليلاً (مقاومة الانغماس ~ 152 جيجا باسكال، 58 %

harder on the {0001} plane vs diamond {111}) .
• الألماس المكعب يبقى المعيار للقساوة (موهس 10) ويمكن تصنيعه بسهولة أكثر في شكل بكميات كبيرة.

 

Consequently, lonsdaleite's hexagonal stacking and slightly longer bond geometry give it marginally superior theoretical hardness, while cubic diamond offers greater thermodynamic stability and ease of production.