【大紀元2014年04月10日訊】（大紀元記者王明編譯報導）正常條件下
，石墨是碳原子最穩定的存在形式，石墨要轉換成
鑽石，需施加地表大氣壓約15萬倍的壓力。美國國
家加速器實驗室(SLAC)主導的研究團隊，新近發現
一項奈米級製程，能製造鑽石薄膜，可作為刀具、
電子設備及電化學感應器的材料，深具工業應用的
開發潛力。
據美國史丹福大學及美國SLAC網站日前報導，石墨
烯(graphene)是由單原子厚的石墨構成，科學家將
數層石墨烯結合金屬製支架，並將氫氣暴露在石墨烯
最上層。出乎他們的意料之外，石墨烯表層掀起多米
諾骨牌效應，原本是石墨材質，竟然轉變成類鑽石結
構。
這項新近研究主要作者卡亞(Sarp Kaya)說：「我們
提出了科學界首次的實驗證據，證實氫氣可誘發石
墨烯產生這種結構轉變。我們的研究表明，在沒有
加壓的條件下，成功的合成超薄的類鑽石薄膜，石
墨烯加氫氣可能是未來新的研究取向。」
從鉛筆心變鑽石
石墨和鑽石都是由碳元素所構成，外觀全然不同，而
且兩者特性也天差地別。其次，石墨是碳原子排列在
平面上的片材，片與片之間可輕易滑動。這種石墨結
構十分柔軟，廣泛用在裝有石墨的產品之中。
另一方面，鑽石由各個面向十分牢固的碳原子鍵結在
一塊。因此，鑽石的質地極為堅硬。除了機械強度極
高，鑽石更具有電學、光學和化學方面的不凡特性，
具有龐大的利用價值，可應用至許多工業領域。
現在，科學家在奈米級條件下，發現了替代性方式，
使碳原子從結構柔軟的鉛筆心變鑽石。
多米諾骨牌效應
研究人員在實驗過程中，將鉑製支架上端加入最多達4
層的石墨烯，然後在石墨烯最上層排入氫氣，並利用史
丹福同步輻射光源的強大X射線照射，研究團隊確定了
氫氣能影響石墨層狀結構的機制。石墨烯與氫氣的結合
啟動了多米諾骨牌效應，由碳原子的表層結構變化傳遞
至下層所有結構，導致原本平面狀的碳原子---石墨，轉
變成類鑽石結構。
這項發現遠超乎研究人員的預料。該實驗的原始目的，
是想了解氫氣改變石墨烯某些屬性的可能性，並將其應
用在電子基本元件---電晶體之中。相反地，科學家們卻
發現，石墨與氫氣的結合，致使石墨和鉑片之間也形成
了化學鍵。
事實證明，這些鍵結反應是產生多米諾骨牌效應的關鍵
。卡亞解釋說：「為了使這個過程趨於穩定，鉑片需與
最接近的碳原子層產生鍵結反應。鑽石薄膜的整體穩定
性就取決於鉑片的鍵結作用。 」
科學家表示，未來的研究將探究只有數層的石墨烯氫化
反應，讓此材料應用至所有材料科學的領域。值得留意
的是，不同厚度的石墨烯與其他金屬薄板，是否也能形
成類鑽石的薄膜。（責任編輯：林文）
出處:http://www.epochtimes.com/b5/14/4/10/n4128474.htm%e7%9f%b3%e5%a2%a8%e8%ae%8a%e9%91%bd%e7%9f%b3--%e5%
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