中国粉体网讯  金刚石不仅具有优异的物理、化学特性，还具备一些在纳米尺度下的特殊性能，如半导体特性、良好的生物相容性及光学特性。其优异性能在科研技术领域引起了广泛关注，近期取得了一些新进展。

01 新工艺：CO₂点石成钻

微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）是制备高纯度、大尺寸单晶金刚石的主流方法，在光学和电子器件领域的应用研究中广受关注。甲烷（CH₄）和H₂被认为是生长高纯度单晶金刚石的主要前驱体气体，而与CH₄相比，二氧化碳在等离子体环境中具有较低的解离倾向，同时提供更高的氧碳比。因此，在高二氧化碳浓度下加速金刚石生长速率对实现二氧化碳制金刚石的工业化至关重要。

近日，浙江工业大学胡晓君教授团队使用OES（光学发射光谱）辅助优化高二氧化碳中单晶金刚石生长过程。该研究中，首先利用OES诊断CO₂-H₂-CH₄气氛下不同Ar流量条件下单晶钻石的生长过程，探讨Ar流量、I_C2/I_Hα值与钻石生长速率之间的关系。基于实验获得的关系，进一步利用在各种工艺参数下对等离子体光谱信息的快速检测，获得优选的I_C2/I_Hα值，从而实现工艺条件的快速优化。若能将低价值的CO₂转化为高价值的金刚石，将为CO₂的资源利用及其高附加值转化提供途径。

02 新方法：金刚石纳米舱，常压下“封印”高压态

高压会显著改变材料的原子和电子结构，从而产生独特的性能。然而，这些高压诱导的状态一旦卸压常常会迅速消失，极大限制了其研究与应用潜力。

近日，北京高压科学研究中心的曾桥石研究员带领的研究团队成功开发了一种结合自支撑薄膜工程的“金刚石纳米高压舱”新策略，实现了固体材料高压态在常压下的可控保存与原子尺度研究。研究团队利用自由站立的碳-金纳米颗粒-碳（C-AuNPs-C）三明治薄膜作为前驱体，通过高压高温处理，将无定形碳转变为金刚石，从而将高压金纳米颗粒永久封装在金刚石内部。

研究亮点：

（1）首次实现固态高压材料的常压保存，解决了传统高压研究中“卸压即恢复”的世纪难题，使高压态材料能像普通样品一样被多维度表征。

（2）通过调控合成压力实现残余压力的线性可控，为高压研究提供了可量化的实验标尺。

（3）原子尺度TEM揭示高压下金刚石-金属界面存在特殊无序层，这一现象在天然金刚石包裹体中从未被观测到，为极端条件下界面行为研究打开新窗口。

NDCs合成过程示意图

03 新应用：纳米金刚石调控GelMA水凝胶实现多功能组织修复

水凝胶是一类由亲水性聚合物链与大量水分子相互交织形成的三维网络材料，在多个领域展现出重要的潜在应用价值。甲基丙烯酰化明胶（GelMA）水凝胶具备可调控的机械性能与光交联特性，但其在软硬组织缺损修复应用中仍存在机械强度不足、抗菌性能及成骨活性有限等局限，需借助协同策略，通过复合修复材料与功能化支架的应用，进一步提升创面的愈合效率和骨再生效率。

广东工业大学机电工程学院王成勇教授团队开发了一系列新型纳米金刚石复合水凝胶（NDs-G），通过纳米金刚石对NDs-G的内部组成和结构进行调控，同时显著提升水凝胶的机械性能、抗菌性能和促组织修复的能力。为开发同时实现软组织修复和硬组织修复的多功能组织工程材料提供了新的策略。

图片来源：ACS

参考来源

1.Chen.Optical emission spectroscopy-assisted optimization of single crystal diamond growth process in high CO₂ content CO₂-CH₄-H₂-Ar atmosphere

2.Liang.Preserving high-pressure solids via freestanding thin-film engineering

3.Jiang.Enhancing Bone Defect Repair and Acute Wound Healing: The Synergistic Effects of Nanodiamond-Enhanced Gelatin Methacryloyl Hydrogels

4.超导探索

（中国粉体网编辑整理/石语）

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