超硬材料的开发进展
一、开发利用人造钻石及钻石材料
1．研制人造钻石的新进展
⑴利用化学气象沉淀法制成人造钻石。
2004年6月，有关媒体报道，美国华盛顿卡内基研究院地球物理实验室，颜志学博士领导的一个研究小组，研制出一种利用化学气象沉淀法制成人造钻石的技术，只要3天，就可以成功制造一颗巨型5克拉钻石，同时，其硬度比天然钻石高50%。
这种合成钻石的方法，主要是利用微波浆气体堆积方法，比其他方式快了100倍。不过，这种人造钻石的功用，主要并非用于装饰，而是看好将来可以取代半导体中大量使用的硅，或是发展钻石晶圆应用于高频通讯产业，可使传输的频率提高2倍以上。
以化学气象沉淀法合成人造钻石，价格低廉、速度快、体积大且硬度高。颜志学表示，这种人造钻石两三年后应当可以开始量产，并广泛运用于工业用途。
⑵通过改进化学气象沉淀法快速制成大钻石。
2005年10月，《世界日报》报道，美国华盛顿卡内基研究院地球物理实验室，毛河光博士和儒赛尔·哈姆雷博士等人组成的研究小组，通过改进化学气象沉淀法，利用高压让“钻石快速长大”的专利技术实验，在日本及美国公布他们制成的一颗10克拉钻石，震惊学术界和珠宝界。
报道称，过去号称要百万年才能结晶的昂贵钻石，总是伴随着美丽浪漫的传说。不过，毛河光却颠覆了一般人对钻石的价值观。他大胆预言：“ 21世纪是钻石的年代！有一天，价廉物美的钻石，会取代硅在半导体的角色，硅谷会变成钻石谷，将使人类科技进入另一世界。”
三年前，当他们公开发表人造钻石的化学气象沉淀法后，犹如古代点石成金的术士般带动风潮，全世界有百家实验室一窝蜂投入这种方法的钻石研发，但因无法突破钻石生长的速度，后来纷纷退出，毛河光等人则是耗费百万美元不断实验，终于发现钻石迅速长大的秘方。
哈姆雷说：“我们通过改进的沉积技术，使制成的钻石达到10克拉。这也意味着化学气相沉积技术的进展取得了突破。”这种尺寸，是目前商业钻石制造商，使用普通技术的制成品大小的五倍。根据目前制造过程及制成品的推测，这种技术应该能够制造出1英寸（2.54厘米），或者说是300克拉的钻石。可能大家对计量钻石用的克拉概念不是很清楚，举个例子来说吧，世界上著名的希望之钻重量为42.52克拉。
2005年5月，他们先在日本举办的第十届国际新钻石科技会议公布了一颗10克拉、透明无色的人造钻石，接着又以《大钻石生产快》的标题，在美国的实用钻石会议上发表，媒体马上进行大篇幅报道，因为过去研究以化学气象沉淀法长出来的钻石，普遍带棕、黄色，无法做高级珠宝，且做3克拉都很难，但他们却大突破做到10克拉无色的透明钻石，等于是人造钻石的大跃进。
全球知名的宝石分级、鉴定机构美国宝石研究院（GIA）对此大感兴趣，其研究部门的工程师一再与他们联系，希望了解这种钻石的特性及鉴定方法；连收藏最著名的温斯顿蓝钻“希望之钻”的华盛顿史密森协会，其矿物部门主管波斯特闻讯也好奇，特别跑到他们的实验室演讲。目前已有多个国际知名的钻石大厂，正在和他们洽商投资量产，一旦量产，将全面冲击整个钻石市场。
但毛河光却说：“珠宝其实是钻石最没有价值的部分，它只是虚华的装饰品，钻石的价格都是人为炒作的，在我看来钻石价格不该那么贵，钻石大量生产后，可以更平价，有更多元的功能，钻石除了硬度最高，还是很好的导热及切割、研磨的工具，未来可以在医疗上及电子元件上有很大的用途。”
⑶研制出硬度超过天然钻石的人造钻石。
2006年2月，日本爱媛大学地球物理学教授入舩彻男主持，住友电气工业公司研究人员参与的一个研究小组，成功研制出直径为4毫米的全球最硬的人造钻石，其硬度超过了天然钻石。这种人造钻石，可望运用到切削机械和加工坚硬金属等领域。
该人造钻石，是一种由直径10纳米到30纳米的钻石结晶，聚合而成的多结晶钻石，呈淡淡的糖稀颜色，没有用来制作饰品钻石那么漂亮。但是与单结晶钻石容易沿受力方向破裂不同，这种人造钻石能承受来自任何方向的力度，硬度最高可达天然钻石的两倍。
这种人造钻石，是把石墨放进专用装置中，在2300℃、15万到18万个大气压的高温高压环境中制造出来的。
该研究小组，曾于2003年，研制成功最大直径约1.5毫米的结晶人造钻石，但因体积太小，无法应用在工业上。后来，研究人员改良了加热装置，使石墨均匀受热，经过反复实验，终于实现了钻石结晶的大型化。
入舩彻男说：“现在制造这样的人造钻石，大约只需10个小时，但想用更短的时间做出更大的结晶，还需要改进技术，争取在两年之内实现其工业利用。”
⑷创造出毫无瑕疵的人造钻石。
2006年6月，有关媒体报道，华盛顿卡内基协会地球物理学实验室，与波斯顿阿波罗钻石协会联合组成的一个研究小组，经过数十年的实验之后，终于创造出目前最大的、最无瑕疵的人造钻石，有人说，它能与最珍贵的戴比尔斯钻石媲美。
研究小组表示，完美的大于2克拉的单晶钻石，很快就可以被“种”出来。研究人员说，他们用一种化学蒸镀的方法，就可以创造出完美无暇的钻石。
2005年开始，科学家们已经成功掌握造出10克拉单晶钻石的方法，最值得称道的是，这种钻石在颜色和纯净度上，甚至超过了真的矿产钻石。在10年内，人造钻石将会变得越来越便宜。
此外，欧洲的碳能电子学协会，也制造出了一个合成钻石二极管，踏出了钻石半导体成功的第一步。
2．利用人造钻石与钻石材料的新成果
⑴制造出用于量子信息处理的钻石环。
2008年3月，在美国新奥尔良市召开的美国物理协会会议上，澳大利亚墨尔本大学的一个研究小组宣布，他们在自己设计的实验中，成功研制出迄今为止世界上最小的钻石环。
据悉，这个钻石环的直径为5微米，厚度为300纳米，但是它不会让那些酷爱钻石的人们感到欣喜，因为它太小了，只适用于科学实验。它将帮助科学家开发量子信息处理，因为钻石环，是生产和探测单个量子或光量子设备的一个组成部分。
通过设置不同的状态，量子可以携带相应的信息。通常人们使用的计算机中的信息是由比特字节存储，比特信息的状态包括1和0(就如同光开关设置开启和关闭)，相应地指示某些特定的信息。在科学家进行的这项研究中，他们采用的量子比特，可用1和0指示其状态信息。
⑵研制出电子产品快速散热的钻石粉末。
2009年4月7日，柏林媒体报道，德国弗劳恩霍夫制造工程和应用材料研究所、德国西门子和奥地利攀时集团共同组成的一个研究小组，研发成一种新材料，它是在铜中加入掺兑金属铬的钻石粉末，其导热能力是纯铜的1.5倍。
研究人员介绍说，在通常情况下，钻石与铜是不容易混合到一起的，而在钻石粉末中添加金属铬，就能使钻石粉末表面产生一层碳化物膜，这种膜能有效地把两者混合起来。
为使电子元件散热加快，目前常用的方法是，在电子元件下安装一块铜板或铝板，但随着电子产品更加小型化和多功能化，铜板、铝板导热能力不足问题日渐突出。研究人员说，新材料满足了小型多功能电子产品快速散热的需要。
⑶开发出导电耐高温的改良钻石。
2009年4月，法国巴黎第十三大学和克莱蒙费朗大学专家组成的一个研究小组，在《科学与未来》发表研究成果称，他们开发出一种改良钻石，它不仅比普通钻石更坚硬，而且能导电、耐高温，有望在未来用于多种工业生产中。
据报道，研究人员为了制造这种改良钻石，采用了一种创新技术：把呈石墨晶体状排列的碳化硼，置于高温高压下，即压强为大气压的约2万倍，温度为2000℃。
研究显示，在这种条件下加工出来的材料，不仅硬度比普通钻石提高了60％，而且材料中的硼含量达到20％左右，比普通钻石高出许多，从而使这种新材料具备了一些普通钻石没有的特点，比如改良钻石能导电，而普通钻石是绝缘体；改良钻石能在1600℃的高温下存在，比普通钻石更耐高温。
研究人员认为，这种新材料，可被用于工业切割或是高温作业的微电子制造领域，他们希望继续提高这种材料的性能，进一步降低成本，使其能够在未来用于更多种类的工业生产中。
⑷利用人造钻石创下量子比特存储时间新纪录。
2012年6月7日，全球著名的人造钻石超材料生产商六元素公司对外宣称，美国哈佛大学物理学教授海尔·鲁金等人，与加州工学院以及德国马普光量子研究所合作，利用该公司获得的单晶体人造钻石，创下室温条件下量子比特存储时间超过1秒钟的新纪录。这是人类首次实现用一种材料，在常温条件下把量子比特存储如此长时间。
研究人员认为，人造钻石系统的多能性、稳定性和潜在的延展性，有望让其在量子信息科学和量子传感器领域，开拓新的应用。六元素公司位于英国阿斯科特的人造钻石研发小组，用化学气相沉积技术，开发出新的人造钻石生长工艺。公司创新部主任斯蒂芬·库伊表示，人造钻石科学领域发展迅速，新钻石合成工艺，能将杂质控制在兆分之几，这是真正的纳米工程化学气相沉积钻石合成技术。
鲁金表示，六元素公司独特的人造钻石材料，是研究获得进展的核心，常温条件下，单个量子比特存储时间超过1秒，是一项十分令人兴奋的成果。它是初始化、存储、控制和测量4项需求的结合。新成果有望帮助人们开发新的量子通信和技术，在近期则有助于研发新的量子传感器。
量子信息处理，涉及操纵人造钻石中单个原子尺寸的杂质，以及探讨单个电子自旋量子特性，新的研究成果代表着量子信息处理的最新发展。在量子力学中，电子量子自旋（量子比特）可以同时是0和1，此特性提供了量子计算的框架，同时也提出了更直接的应用，如新的磁传感技术。
⑸造出可制超强轻质线缆的超细钻石纳米线。
2014年9月21日，美国宾夕法尼亚州立大学化学教授约翰·拜丁主持，卡内基科学研究所马尔科姆·格斯里等人参与的一个研究小组，在《自然·材料》杂志上发表论文称，他们在世界上，首次制造出超细“钻石纳米线”。钻石纳米线的核心，由钻石的基本单位结构连接而成，表现为碳原子以三角四面体结构首尾相连，外围包着一层氢原子。研究人员推测，这种钻石纳米线有着非凡属性，强度和硬度都超过了目前最强的纳米管和聚合材料。
钻石纳米线的宽度仅几个原子，比光纤细几十万倍。拜丁说：“就像一个不可思议的珠宝商，把最小的钻石串在一起，成为微小的钻石‘项链’。因为线的中心是钻石，我们推测它可能具有超凡的硬度、强度和用途。”
近一个世纪以来，人们想把独立含碳分子(如液体苯)压缩成一种有序的、类钻石纳米材料，一直未能成功。格斯里说：“我们用了橡树岭国家实验室的大型高压装置，压缩6毫米宽的苯。与以往实验相比，这种数量是极大的。我们发现，在室温下充分压缩后再缓慢释放压力，让碳原子有时间互相反应，连成高度有序的碳四面体单行链，成为这些钻石核纳米线。”
据有关报道，研究人员压缩的分子是苯，含6个碳原子和6个氢原子。在压缩过程中，扁平的苯分子堆积在一起、弯曲、断裂，然后随着压力的缓慢释放，原子以一种完全不同、却仍高度有序的方式重新连在一起。碳原子形成四面体结构，氢原子“挂在”外面，四面体互相连接形成了细长的纳米线。
研究小组在多家机构、用多种技术对钻石纳米线结构进行了检验，结果显示纳米线中还有某些不够完美的地方，他们打算继续改进它们的结构。此外，他们还希望找到能制造更多纳米线的方法。
拜丁说：“制造纳米线所需的高压，限制了它的生产能力，一次只能生产几个立方毫米，所以还不够用于工业规模。我们的目标之一，是消除这种限制，让这些钻石纳米线，能在更实际的条件下生产。”
这些钻石纳米线有着稳定的四面体核心，也是一类新材料，即钻石类纳米材料中的首个成员。拜丁说，用苯分子的自然排列引导形成这种新的钻石纳米线，也让以碳氢为基础制造更多其他类分子变成了可能，比如添加其他原子，让它们与纳米线结合。通过挤压所设计的液体，就能造出大量不同材料。钻石纳米线，可以使许多行业获得巨大改进，比如超强轻质线缆，使建造“太空天梯”成为可能。
⑹利用激光让纳米钻石悬浮上半空。
2013年8月，英国罗切斯特大学，物理学家尼克·瓦米瓦克斯教授和他的同事，以及研究生莱维·尼克奇等人组成的一个研究小组，在《光学快报》上发表研究报告称，他们运用激光，让一颗微型钻石悬浮在半空之中。
据报道，在此之前，研究人员便已经使用激光，实现让单个原子悬浮的实验操作，但这次是第一次，研究人员能够运用这项技术，让一颗纳米钻石悬浮起来。本次实验中被悬浮起来的纳米钻石，直径大约100纳米，比人类指甲的厚度小1000倍。
在这项最新的研究中，研究小组利用了这样一个原理，即激光束会产生一个力，尽管它非常小，一般感觉不到。
瓦米瓦克斯教授表示：“如果我们打开电灯或是打开门，我们能感受到太阳。我们能感受到光照，然而我们并无法感觉到光在我们身上施加的压力。”他说：“但如果你把光线聚集成光束照，射到一个非常小的区域上，事实上它就可以对极其微小的物体产生一种推力。”
为了让这种显微物体悬浮起来，研究小组在一个洁净的真空管内，相向布置两道激光，并使用气溶胶布撒器将纳米钻石撒入真空管。这些纳米钻石，被吸引向激光束移动，其中一部分最终被稳定地悬浮在了半空中。
有时候，这种悬浮能在数分钟内达成；有时候，这种悬浮的达成则需要更长得多的时间。尼克奇表示：“有时候，我需要在这里等待超过半小时，才会看到钻石被成功悬浮起来。而一旦钻石被成功悬浮，我们就能让它们在半空中稳定悬浮超过数小时。”
研究小组希望，他们这项成果，将有助于量子计算，或者从理论上有益于对极微小尺度上摩擦力作用方式的研究。瓦米瓦克斯表示：“悬浮的钻石颗粒，对其所处的受力环境非常敏感。这非常重要，因为随着试验的尺度越来越小，我们需要了解环境和实验体之间，将会发生何种相互作用？”
目前，研究小组正准备，开展进一步的实验研究，以便更好地理解晶体的物理特性，这将帮助回答物理学中的一些基本问题。
二、开发利用其他超硬材料的新进展
1．开发金刚石的新方法和新发现
⑴研制出纳米金刚石制备的新方法。
2011年12月，俄科学院物理技术所，与彼得堡国立化学制药研究院联合组成的一个研究小组，对爆轰纳米金刚石的光学筛分方法开展研究，通过实验证明直径为3纳米～6纳米的金刚石，具有独特的光谱吸收特性，从而为获得更纯净的纳米金刚石悬浮液提供了可能。
由于爆轰法存在杂质量大的弱点，因此，该方法没能广泛应用。但在过去十年中，爆轰法相关净化技术的发展，再次吸引研究人员的关注，把它作为最简单的方法来获取金刚石。纳米金刚石的应用过去局限于做聚晶，抛光剂等磨具磨料领域。随着人们对纳米金刚石性质认识的深化，纳米金刚石已在金属镀层、润滑油、磁性记录系统、医学等领域开始获得应用，并且应用领域还在不断扩展。
俄罗斯国内生产的纳米金刚石，颗粒一般直径为200纳米～400纳米。研究小组首先将纳米金刚石颗粒粉碎至4纳米，再应用特殊方法对纳米金刚石悬浮液进行多级加热，再经过酸和超声波处理，得到的深褐色纳米金刚石乳状悬浮液，比使用标准的单纯球磨技术得到的更为纯净，也更为透明。
至于直径3纳米～6纳米金刚石独有的光谱吸收特性，原因在于2个碳原子构成的二聚体分子，他们形成于纳米金刚石的表面用以减少表面积。研究人员的这个假设，具有理论依据并和实验数据吻合，此外，对于较大纳米金刚石颗粒所进行的光谱吸收实验，由于二聚体比例较低，从而造成光谱吸收现象消失。
俄罗斯研究人员所做的工作，不仅是对纳米金刚石光学分析方法的贡献，也是迈向制备透明纳米金刚石悬浮液的第一步。这种特性，有可能为纳米金刚石的应用，打开更广阔的空间。
⑵发现纳米金刚石具有杀菌功能。
2014年6月，德国不来梅大学，研究人员尤利娅·韦林参与的一个国际研究小组，在《ACS纳米》期刊上发表研究成果称，他们发现，纳米金刚石可像金属银、铜一样，能够有效杀除细菌。
纳米金刚石直径约5纳米，是细菌的二百分之一左右，可通过含碳化合物，在高压容器中爆炸产生。这种灰褐色金刚石粉末，在接受不同的热处理后，表面会形成不同的化学基团。
研究人员发现，一些纳米金刚石，具有较强的杀菌特性，可在短时间内杀死细菌，而纳米金刚石表面上一种名为酸酐的特定含氧基团，似乎是其具有杀菌特性的原因所在。
研究人员说，实验表明，具有杀菌特性的纳米金刚石，或可用于生产表面涂层、杀菌剂等。
研究人员尤利娅·韦林认为，在不少细菌对抗生素产生耐药性之时，一种新型抗菌材料的发现，可谓是个“突破”。
2．开发宝石的新进展
⑴利用DNA和纳米粒子制造宝石。
2013年12月，美国西北大学，纳米专家乍得·米尔坚领导，该校温伯格学院化学教授奥尔弗拉·克鲁兹等人参加的一个研究小组，在《自然》杂志上发表研究成果称，他们首次利用DNA和纳米粒子，制造出接近完美的单晶体。
米尔坚认为，完美的单晶体，在日常生活中应用广泛，例如单晶体钻石不仅是名贵的饰品，还具有广泛的工业用途；蓝宝石可被用于制造激光发生器，而单晶体硅则是重要的电子器件原料。他还说，原子在晶格中的位置是否精确，决定了一块宝石的好坏。而单晶体连绵不断且没有瑕疵的晶格，使其具有独特的机械、光学以及电磁特性。现在，可以利用DNA和纳米粒子来制造宝石。
据介绍，该研究小组，基于实验室近20年研制的超结晶格子技术，他们找到一种独特的方法：利用特定的纳米材料作为原子，特定的DNA作为粘合剂，经加热之后，便可获得所需的晶体组成的宝石。
米尔坚说：“设想一下，如果一个容器中，有一百万个红球和蓝球，不管你如何晃动容器，这些球都不会完全均匀混合。但是，如果你在一个充满纳米粒子的容器中添加合适的DNA，然后摇动容器，在我们的实验中，也就是搅拌溶液，你就会发现，所有的纳米粒子会被DNA粘连住。它们组成了一个完美的三维宝石。”
该研究小组，在本项目研究中，利用特定的DNA链充当粘合剂，把散乱的纳米粒子，组合成结构有序的宝石。研究人员表示，上述过程中，DNA链的长度和纳米粒子尺寸之间的比例，非常重要。
克鲁兹指出，这一比例，直接决定所获得的晶体质量的优劣。这也是该技术的奇妙之处，所以必须拥有正确的比例。她解释说，DNA链的长度与纳米粒子尺寸的比值，会影响晶体表面的能量，进而最终决定宝石最后的形状。在“秘方”之外的比值，会导致宝石表面能量产生波动，进而难以形成规则的形状。她还说，合适的比值，会让能量的波动小许多，进而促进宝石的形成。目前，研究人员已经知晓了一些合适的比例。
研究人员表示，DNA的长度不能比纳米粒子的直径大过多。在这项研究中，每个纳米粒子的直径在5纳米～20纳米之间。
⑵发现宝石碧玺：一种硼硅酸盐结晶体。
2014年8月，日本东京工业大学发表公报称，该校与早稻田大学联合组建，并由该校教授丸山茂德主持一个研究小组，从中亚采集的岩石内发现一种全新组成的矿石，并已被国际矿物学协会认定为新矿物。
公报说，研究小组发现的这种新矿物，是一种电气石。电气石又称碧玺，是一种硼硅酸盐结晶体，并可含铝、铁、镁、钠、锂、钾等元素。所含化学元素可使电气石呈现出各种各样的颜色。
1997年至1999年，研究人员在哈萨克斯坦北部科克切塔夫草原的超高压变质带，即由超高压变质岩组成的变质带，采集了约9000块岩石。他们将其中形成于约5亿年前的岩石，切成薄片后用显微镜进行观察时，发现了一种含大量钾元素的电气石。
这种电气石的特征，是内部含有极小的钻石。钻石是在压力很大的地下深处形成的，而电气石的形成，又必须有集中在地球表层的元素。所以，这种新矿物，将成为弄清地球表层和内部物质循环的线索。
研究小组以主持人丸山茂德的名字，把这种新矿物命名为“丸山电气石”。这是世界首次发现与钻石共存的电气石，而含有大量钾的电气石也非常罕见，证明其所在的岩石曾经历过地球深处的高压。
哈萨克斯坦北部草原一带，板块沉降到地幔内，伴随着大陆间的撞击，地球表层的物质被带到地球深处，成为含有柯石英和钻石的超高压变质岩之后，再次回到地表。
3．研制硼基超硬材料的新成果
⑴研制出高硬度纳米碳化硼粉末。
2005年12月2日，《联合早报》报道，新加坡南洋理工大学的研究人员，研制出一种硬度仅次于钻石的纳米粉末。这种粉末在工业、军事等领域将有广泛用途。
据报道，研究人员利用高能量的驱动，让普通碳化硼粉末的尺寸，缩小到原来的千分之一左右，并在此基础上制成纳米碳化硼粉末。这种黑色的纳米粉末，比普通碳化硼粉末要硬15至20倍。
⑵设计出超硬新材料二硼化铼。
2007年4月20日，美国加州大学洛杉矶分校，无机化学、材料科学和工程学教授查德·凯恩主持的一个研究小组，在《科学》杂志上发表论文称，他们开发出一种新方法，用它制造的超硬材料，具有极强的耐摩性和抗裂性。
研究人员表示，超硬材料的用途非常广泛，无论是钻探石油和修公路用的钻头，还是精密仪器和手表表面的抗摩涂层，都需要使用超硬材料。
凯恩认为，金刚石之所以是世界上最硬的材料，是因为金刚石的碳原子间具有极短的共价键。实事上，世界上所用的大多数金刚石都是人工合成的，而且价格非常昂贵。金刚石粉未可用于制造石油钻头、筑路机和挖山洞用的挖穴机。然而，金刚石不能用于切割钢铁，因为切割钢铁将毁坏金刚石刀片。凯恩说，立方结构的氮化硼是金刚石的替代品，可以用来切割钢铁，但它是在非常高的温度和压力条件上合成的，其价格比金刚石还要昂贵。
超硬材料具有“超级不可压缩性”，意思是它们具有抵抗外形变化的抗性，这正是产生硬度的必要条件。制造超硬材料的方法有两种：一种是通过使用碳元素并将其与硼或氮合成在一起来仿制金刚石，从而保持较短的共价键；另一种是寻找具有“不可压缩性”的金属，并设法使其坚硬。研究小组正在发展第二种方法。凯恩说：“我们的设想是合成一种‘不可压缩的’金属，这种金属碰巧是低硬度的，但它具有可以使其变硬的短共价键。”
锇是一种相对柔软的金属元素，也是目前所知道的最具“不可压缩性”的金属。2005年，凯恩研究小组把锇元素，与短共价键原子合成在一起，制造出一种几乎与金刚石同样“不可压缩的”材料。它的硬度相当高，甚至可以在硬度达9级的蓝宝石上，划出痕迹（硬度的划分级别为1－10级）。凯恩说：“我们发现，如果把硼和锇结合在一起，只能使锇金属中锇原子的分隔距离扩大10%，这已经非常不错了；如果想尽可能地缩小原子之间的分隔距离，就需要寻找更好的过渡金属。于是，我们仔细搜索了所有过渡金属，以确认是否有比锇更好的过渡金属，从而使膨胀系数少于10%。我们发现只有铼具有这种潜力，因此，我们制造出二硼化铼。”
铼是一种高密度、低硬度的金属，它在元素周期表中刚好排在锇元素的后面。凯恩说：“我们合成出短共价键，只能使铼金属中铼原子的分隔距离扩大5%，从而使其既具有‘不可压缩性’又非常坚硬。铼金属中的铼原子之间的距离仅膨胀了5%，这是本篇科学论文的关键。在某个方向上，二硼化铼的‘不可压缩性’与金刚石相同，在另一个方向上，二硼化铼的‘可压缩性’仅比金刚石稍高。”在低作用力下，二硼化铼的硬度与立方结构的氮化硼相等。在更高的作用力下，二硼化铼的硬度，仅比氮化硼稍低。凯恩称：“我们的材料非常坚硬，足以划破金刚石，比二硼化锇要硬得多。”
而且，其它超硬材料，包括金刚石和立方结构的氮化硼，都是在昂贵的高压条件下制造出来的。凯恩说，“我们的材料，只需要通过一种简单的程序就可以制造出来，不需要使用压力。”在谈到合作时，凯恩说，“我之所以来到加州大学洛杉矶分校，之所以喜欢这个地方，是因为无论你做什么，比如，以我个人来说，无论你何时想要制造一种新材料，你经常需要你自己不具有的设备和技能。而加州大学洛杉矶分校拥有材料制造领域的专家和相应的设备，每次我有疑问时，所有人都乐于帮助我进行实验，并积极地与我合作。”凯恩认为，尽管新的超硬材料有巨大的潜力，但它们还不可能在短时间内取代金刚石。
（张明龙名家工作室供稿）
