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       摘要

       香港大学褚智勤副教授团队和林原教授团队提出了一种新型纳米雕刻技术，利用空气氧化法实现了金刚石颗粒的大规模形貌和纳米结构重塑，成功制备出多种独特形态的金刚石颗粒，这一技术显著提升了金刚石材料在光学、量子技术和信息技术等多个领域的应用潜力。

       关于文章

       金刚石不仅在珠宝行业中广为人知，还因其独特的材料特性，如高硬度、高热导率、宽带隙和生物相容性等，在电子、光学、热学和生物医学等多个领域展现出广泛的应用前景。在微观和纳米尺度上，金刚石颗粒的几何形状和结构直接影响其性能和应用效果。然而，由于金刚石的化学惰性和极高硬度，以及现有合成、制备和加工技术的局限性，制备具有精确形貌和结构的金刚石纳米、微米颗粒一直面临诸多挑战。因此，如何灵活控制金刚石颗粒的形貌和表面结构，已成为材料科学家亟待解决的 重要课题。

       为了解决这一问题，香港大学褚智勤副教授团队和林原教授团队在最新研究中提出了一种创新的技术：“可编程纳米雕刻”。考虑到金刚石颗粒具有不同的晶面和内部晶体缺陷，且这些结构展现出不同程度的反应活性，研究人员认为，空气氧化作为一种简单且直接的方法，通过选择性氧化特定晶体结构，可以实现大规模的金刚石颗粒形状工程。该方法通过精确选择初始金刚石颗粒（包括种子、晶面和缺陷），结合蒙特卡洛模拟来预测特定的结构，并在适当的氧化条件（如温度、时间和氧气浓度）下进行处理，最终实现所需的金刚石颗粒的重塑。研究团队成功制备了多种独特微观形貌的金刚石颗粒，包括球形、扭曲表面、锥形、倒锥形、纳米花和多孔形等，并通过大量实验验证和蒙特卡洛模拟，建立了一个形状库，用于指导金刚石颗粒的设计、制造和实际应用开发。

       与传统的物理或化学处理方法不同，这种纳米雕刻技术使得研究人员能够在纳米尺度上精确地重塑金刚石颗粒的形态、表面和内部结构，从而有效改变金刚石颗粒的电学、光学等性质，为金刚石材料在新的应用领域开辟了广阔的前景。例如，在光学领域，重塑后的金刚石颗粒可以用作高效的光学器件，充分利用其优异的光学性质，提升光学器件的性能和效率；在防伪技术中，独特形貌的金刚石颗粒能够用于制造难以复制的防伪标识，从而增强产品的安全性和防伪能力。这些新型金刚石颗粒的应用前景使得该技术在纳米材料和多领域应用中具有重要的创新意义。

       研究团队相信，这种纳米雕刻技术的成功，不仅为金刚石材料的应用提供了新的视角，也为其他纳米材料的精确设计和应用开辟了提供了新的思路和方法，同时也会为相关产业的发展提供重要参考。随着该技术的进一步发展，预计它将在纳米科技、量子技术以及高性能材料的领域中发挥越来越重要的作用。

       该研究结果已发表在ACS Nano期刊，DOI: 10.1021/acsnano.4c12436，并当选为2024年12月19日的ACS Editors' Choice推送文章。

       文章信息

       Scalable Reshaping of Diamond Particles via Programmable Nanosculpting

       Tongtong Zhang, Fuqiang Sun, Yaorong Wang, Yingchi Li, Jing Wang, Zhongqiang Wang, Kwai Hei Li, Ye Zhu, Qi Wang, Lei Shao, Ngai Wong, Dangyuan Lei, Yuan Lin*, Zhiqin Chu*

       ACS Nano

       DOI:10.1021/acsnano.4c12436

来源：Mat+