東京大學開發了一項可合成出奈米級人工鑽石的新方法。透過電子照射碳材料後,碳的骨架會重新鍵結,形成微小的鑽石。此項技術可望成為製作高靈敏度「量子感測器」等先進裝置的基礎。
人工鑽石具有極高硬度,且對生物體安全,可望成為次世代材料而備受矚目。尤其是奈米尺寸的人工鑽石,具有應用於超高靈敏度量子感測器,或是精準將藥物運送至目標部位的「藥物傳遞系統(DDS)」的潛力。
然而,人工鑽石的合成一般需要對石墨等碳源施加超過1,000℃的高溫與數萬大氣壓的壓力,能耗龐大且難以精確控制奈米鑽石的形狀與尺寸。東京大學此次採用了由10個碳原子形成環狀結構的有機材料「金剛烷(Adamantane)」。將材料結晶在真空環境下照射電子束後,部分碳氫鍵會轉變為碳碳鍵,進而連結成網,最終生成球形的人工鑽石。
此項研究只需數秒的電子束照射,即可合成直徑數奈米的球形人工鑽石,並且透過調整照射劑量與時間,即可控制尺寸。此方法甚至能在室溫與常壓下進行合成。今後研究團隊將進一步投入於可大量製備奈米鑽石的技術開發。