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       俄罗斯科学院物理化学研究所的科学家与俄罗斯科学院高性能物理研究所和IK RAS的同事一起，首次详细研究了由氟化金刚烷合成金刚石在高压和高温下。事实证明，在这样的系统中，金刚石合成可以在极低的温度下进行。

       研究了氟化金刚烷在 5.5–9 GPa 压力和 320 至 1300 摄氏度温度下的行为。实验表明，纳米金刚石是由氟金刚烷在相对和气的条件下形成的——温度为 420 摄氏度，压力为 5.5 GPa。显然，纳米金刚石晶粒的成核是通过类金刚烷分子的“融合”发生的；氟原子在这个过程中扮演着催化剂的角色。在更高的温度下，可以获得更大的纳米金刚石晶粒；显然，烃类流体的传质在其生长过程中起着重要作用。

       氟金刚烷转化为碳同素异形体有两种不同的情况——释放氢气和释放挥发性碳氢化合物。实验表明，在低于 600 摄氏度的温度下，氟金刚烷在碳化过程中损失了约 25% 的质量，这表明会析出氢气。在 600 度以上的温度下，质量损失为 40%，表明释放了挥发性碳氢化合物。

       在低温下，无序石墨也与纳米金刚石一起形成。活性氟优先与 sp2 杂化碳反应，从而促进金刚石晶体的生长。所有在恒定温度和压力下合成的钻石都具有氢化表面。量子化学计算表明，具有化学清洁表面且尺寸小于两纳米的纳米金刚石应该自发地转变为类富勒烯结构。表面氢化使它们稳定。

       在中等温度和压力下，在富氟介质中研究金刚石的形成可能有助于了解天然金刚石的形成过程。含钻石的岩石通常含有含氟化合物；然而，氟通常不被认为是钻石形成过程中的参与者之一，因为它具有反应性和快速转变为结合形式。

       “尽管结合氟和游离氟的化学活性截然不同，但在许多地球化学环境中，含氟化合物可以在低压-温度参数下催化金刚石的形成。显然，很难预期地幔中会存在卤代金刚烷；然而，含氟化合物在许多地幔过程中起着重要作用；天然钻石中含有含氟矿物的包裹体是众所周知的，”俄罗斯科学院物理化学研究所新物理和化学问题实验室首席研究员、化学科学博士、俄罗斯教授Andrey Albertovich Shiryaev说。科学院。

       在中等温度和压力下合成尺寸可控的纳米金刚石是解决广泛的材料科学和生物医学问题的一项重要任务。特别是，该方法可用于合成具有完美晶体结构的纳米金刚石。当在这种晶体中引入光学和电学活性缺陷时，纳米金刚石可以转化为例如光子的点源，这对生物医学、量子光学和其他科学领域具有重要意义。

       “我们的实验表明含氟流体可能对金刚石合成产生影响，尤其是在低温下。在相对“和气”的条件下从氟金刚烷合成纳米金刚石对于基础研究和实际应用具有重要意义，”Shiryaev 教授总结道。