幾乎與鉆石一樣堅硬的不易碎材料具有光致發光、壓電和高能量密度的特性

據相關媒體報道，英國愛丁堡大學的研究人員領導的一個國際團隊取得了突破性進展，他們合成了碳和氮的前體，制造出了比立方氮化硼（目前僅次于鉆石的第二硬材料）更堅硬的碳氮化物。

愛丁堡大學的多米尼克·拉尼爾說：“在發現第一種新型氮化碳材料時，我們對研究人員在過去30年里夢寐以求的材料終于問世感到難以置信。這些材料為彌合高壓材料合成與工業應用之間的差距提供了強大的動力”。

雖然科學家們早在20世紀80年代就認識到了碳氮化物的潛力，包括它們的高耐熱性，但創造它們卻是另一回事。事實上，直到現在，還沒有對它們的合成進行過可信的研究。

研究人員在研究報告中指出，具有CN4四面體三維框架的碳氮化物是材料科學的一大愿望。

研究小組成員還包括來自德國拜羅伊特大學和瑞典林雪平大學的材料專家，他們通過將不同形式的碳氮前體置于70～135千兆帕（或大氣壓的一百萬倍）的壓力下，同時將其加熱到1500攝氏度以上，實現了這一壯舉。

然后，在法國的歐洲同步加速器研究設施、德國的德意志電子同步加速器和美國的先進光子源通過X射線束對原子排列進行了檢測。

分析結果顯示，合成的氮化碳化合物中有三種具有突破性超硬材料所需的結構。隨后，科學家們驚喜地發現，這三種化合物在冷卻并恢復到環境壓力后，仍然保持了超硬的特性。

研究小組認為，這一突破為多種用途鋪平了道路，包括車輛和航天器的保護涂層、功能強大的切割工具和光電探測器。

林雪平大學助理教授弗洛里安·特里貝爾說：“這些材料不僅在多功能性方面表現出色，而且表明可以從相當于地球內部數千公里的合成壓力條件下恢復與技術相關的相位。我們堅信，這項合作研究將為該領域開辟新的可能性”。

雖然尚不清楚這種不可壓縮的氮化碳化合物的功能范圍，但研究人員還發現，這種化合物具有光致發光、壓電和高能量密度的特性，能夠以少量的質量儲存大量的能量。

研究人員在研究報告中指出，物理性質研究表明這些強共價鍵材料具有超不可壓縮性和超硬性，同時還具有高能量密度、壓電和光致發光特性。新型碳氮化物在高壓材料中是獨一無二的，因為它們是在100Gpa以上的壓力下產生的，可在空氣中的環境條件下復原。

這項研究發表在《先進材料》雜志上。（綜合整理報道）