我们熟悉的金刚石，也就是钻石，一直是自然界已知最硬的材料，凭借着极致的硬度、超高的热导率、极快的声传输速度、超大的禁带宽度以及良好的生物兼容性，被誉为 “工业牙齿” 和 “终极半导体”，在磨具磨料、珠宝首饰、散热材料、极端环境光学元件乃至未来半导体等诸多领域，都有着不可替代的应用前景。
但早在 1962 年，就有科学家从理论上预测：碳还存在一种六方晶系的金刚石结构 —— 这种结构的原子堆垛方式更特殊，理论上硬度会比我们熟悉的立方金刚石还要高！
仅仅 5 年后，科学家们真的在陨石里找到了这种材料的踪迹：它是陨石撞击地球时，极端的高压高温下偶然形成的，因此也被叫做 “朗斯代尔石” 或者 “陨石钻石”。
图片来源：相关研究成果公开报道
但这之后的几十年里，这种材料一直是科学界的 “谜”：
天然的六方金刚石只有纳米级的小颗粒，嵌在陨石里根本没法分离出来做研究；人工合成的时候，六方金刚石的形成能垒比立方金刚石高太多，高温高压下总是更容易生成普通的立方金刚石。
六方金刚石到底能不能独立稳定存在？它的真实性能到底是不是真的比钻石还硬？这些问题，争论了半个多世纪都没有定论。
直到 2025 年，这个领域才迎来了第一次突破：吉林大学刘冰冰教授团队、北京高压科学研究中心毛河光院士团队先后报道了六方金刚石块材的合成，让大家看到了希望。但对于它的形成机制、原子尺度的精细结构，大家还是没搞清楚。
而就在 2026 年 3 月，郑州大学单崇新、杨西贵、程少博教授团队，联合南京大学孙建教授团队，终于在这个领域取得了决定性的突破 —— 他们的研究成果以《Bulk hexagonal diamond》为题，直接登上了国际顶级期刊《Nature》，彻底解决了这个持续了 60 年的科学争议！
为了搞定这个难题，郑州大学的团队整整花了五年时间，从最基础的设备开始攻关：他们自主研发出了大腔体单轴高压技术，这是整个研究的核心基础 —— 有了这个技术，他们才能给样品施加定向的高压，而不是之前的各向同性的压力，这才打破了之前的合成瓶颈，此前他们还曾利用该技术成功合成出导电金刚石材料。
在这个技术的基础上，他们以结构高度规整的高定向热解石墨为原料，提出了 “石墨层受限滑移” 的全新思路，最终在 20GPa 的高压、1300℃的高温条件下，成功合成出了毫米尺寸的纯相六方金刚石！
这是人类第一次拿到这么大的纯相六方金刚石样品，终于可以对它做完整的表征和测试了！
为了搞清楚这个材料的真实结构，研究团队用了一系列顶级的表征手段：他们用同步辐射 X 射线衍射解析了晶体的整体结构，用球差校正透射电子显微镜拿到了原子级的分辨图像，还用电子能量损失谱分析了它的成键特征，最终彻底证实了这就是纯正的六方晶系金刚石，没有任何杂相！
同时，他们和南京大学的团队合作，用机器学习分子动力学模拟，终于搞清楚了石墨到六方金刚石的全新相变路径 —— 原来在单轴高压下，石墨的层间会被限制住滑移，最终直接转变成六方的金刚石结构，而不是之前大家猜测的那样先生成其他中间相。
合成的六方金刚石的晶体结构、X射线衍射以及原子级分辨图像，图片来源：Nature 论文配图
他们用超声波声速测量、纳米压痕、维氏硬度测试等方法，系统测了这个材料的力学性能，结果让人惊喜：六方金刚石的维氏硬度和剪切模量，真的都比传统的立方金刚石还要高！这也证实了几十年前的理论预测 —— 这种材料，真的比钻石还要硬！
这一次，加上之前两个团队的成果，三个独立的研究组从不同的角度，都证实了人工合成六方金刚石的可行性，彻底给这个持续了 60 年的争议画上了句号。
这不仅仅是解决了一个科学难题，更重要的是，它给六方金刚石的规模化制备打开了大门 —— 未来，这种比钻石还硬的超硬材料，或许可以用在更高端的工业切割、极端环境的光学元件、甚至下一代的半导体器件里，给我们的技术带来全新的突破。
