碳氮化物超硬性的实验证据。图片来源：《先进材料》杂志

科技日报记者 刘霞

在一项最新研究中，英国、德国和瑞典科学家组成的国际科研团队成功创造出3种硬度可与地球上最坚硬材料钻石媲美的碳氮化物。最新突破有望催生新型多功能材料，用作汽车和宇宙飞船的保护涂层、高耐久性切割工具、太阳能电池板和光电探测器等。相关论文发表于最新一期《先进材料》杂志。

碳和氮的前体在极端高温和极端高压下产生的碳氮化物，比立方氮化硼更硬。立方氮化硼是仅次于钻石（金刚石）的第二硬材料。自20世纪80年代以来，材料科学家一直试图释放碳氮化物的潜力，但历经30多年研究和实践，结果都不尽如人意。

研究团队将3种形式的碳氮前体置于70至135吉帕（约为大气压的100万倍）的压力下，同时将其加热至1500℃以上。为确定此类条件下这些化合物原子的排列情况，研究团队利用法国的欧洲同步加速器、德国的电子同步加速器和美国的先进光子源，发射强X射线束照射样品。结果发现，3种碳氮化物都具有超硬度所必需的组成部分。而且，当实验条件回到常温常压下时，这3种化合物的类金刚石特质得以保留。

进一步的计算和实验表明，这3种超硬的碳氮化物新材料具有额外的特性，包括光致发光以及高能量密度，应用潜力巨大，有可能将其定位为与钻石竞争的终极工程材料。