Récemment, l'équipe des professeurs Liu Bingbing et Yao Mingguang de l'Université de Jilin et du professeur Zhu Shengcai de l'Université Sun Yat-sen a découvert une nouvelle voie permettant au graphite de former un diamant hexagonal à travers la phase post-graphite sous haute température et pression, et a synthétisé pour la première fois un matériau en vrac de diamant hexagonal presque pur de haute qualité, qui est plus dur que le diamant cubique et présente une bonne stabilité thermique. Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans la revue universitaire internationale « Nature·Materials ».
En 1967, des scientifiques américains ont découvert un « super diamant » rare dans un cratère de météorite. Il a attiré beaucoup d’attention car il avait une structure cristalline hexagonale, était symbiotique avec les météorites et était plus dur. Cependant, la synthèse artificielle du diamant hexagonal en phase pure constitue un problème scientifique qui n’a pas été résolu depuis longtemps.
Des recherches antérieures ont proposé un nouveau mécanisme pour la transformation du graphite en diamant cubique et ont révélé que la formation de la structure de phase à haute pression du carbone sp3 est un facteur important. L’équipe a été inspirée par le fait que lors de l’exploration de la synthèse artificielle du diamant hexagonal, la structure de la phase à haute pression serait probablement la clé.
À cette fin, l’équipe a conçu une expérience à haute température et haute pression, utilisant la technologie d’enclume en diamant chauffée au laser pour étudier les changements structurels du graphite in situ sous ultra haute pression et haute température de 50 GPa. Ils ont découvert que le graphite formerait une structure à haute pression en phase post-graphite dans la plage des hautes pressions, puis obtiendrait avec succès un diamant hexagonal grâce à un chauffage local.
La recherche montre que le diamant hexagonal synthétique possède d'excellentes propriétés physiques, avec une dureté 40 % supérieure à celle du diamant naturel ; sa stabilité thermique peut atteindre 1 100 °C dans un environnement sous vide, ce qui est meilleur que les 900 °C du nanodiamant. L’équipe a en outre combiné des simulations théoriques de dynamique moléculaire à grande échelle pour révéler le rôle clé de la configuration d’empilement des couches de graphite dans la formation de la structure hexagonale du diamant, confirmant ainsi une nouvelle voie permettant au graphite de former un diamant hexagonal à travers la phase post-graphite.
Cette réalisation constitue un moyen efficace de synthétiser artificiellement du diamant hexagonal en phase pure, en ajoutant de nouveaux membres dotés de meilleures propriétés aux matériaux ultradurs et aux nouveaux matériaux carbonés. Il revêt également une grande importance pour une compréhension approfondie des sources spécifiques des diamants présents dans les météorites et des événements géologiques majeurs.