天然钻石的莫氏硬度到达了10级。
超硬资料能够用于切开、钻孔和抛光等工艺。此外，超硬资料还能用于制作维护贵重设备的耐刮涂层。近来，科学家们为制作超硬资料打开了一扇新的大门。sciencedaily.com网站9月9日报导，研讨人员运用核算技能鉴定了43种不知道碳，这些碳的硬度或许挨近或略高于钻石的硬度。相关研讨成果发表于《npj核算资料学》杂志。这项作业将核算猜测与机器学习结合起来用于晶体结构研讨。可是，这项作业现在还仅仅理论研讨。
美国纽约州立大学布法罗分校艺术与科学学院化学系教授Eva Zurek和杜克大学教授Stefano Curtarolo博士一起领导了新资料的猜测研讨。Zurek教授说：“现在，钻石是市面上最坚固的资料，但它们过分贵重。有搭档在试验室中做高压试验时，设备上的钻石破裂了。他们真是欲哭无泪。因而，咱们期望找到钻石的代替资料。新资料除了或许更硬、更廉价外，还或许具有钻石所不具有的有用特性。例如，它们与热、电的相互作用或许有所不同。”
硬度与资料反抗形变的才能有关。Zurek解说说：“假如你用硬物刺超硬资料，超硬资料不会呈现洞，或许构成的洞会十分小。”科学家们界说，假如某种物质的硬度值超越40千兆帕，那么它就能够被称为超硬物质。Zurek等研讨的43种新式碳估计都能够到达这一阈值。其中有3种碳结构的硬度乃至稍微超越了钻石的维氏硬度。Zurek提示说，尽管核算成果十分令人满意，但猜测中的部分不确定性不行忽视。
研讨人员发现，硬碳结构的晶格中往往含有钻石和六方碳的结构片段。除剖析了43种新碳结构，研讨人员还猜测出其他团队发现的某些碳结构也具有超硬特性。新猜测技能除可用于碳资料外，还能够用于辨认其他类型的超硬资料。Zurek说：“已知超硬资料十分有限。据咱们所知，强键是构成超硬资料的重要条件。碳碳键十分强，这便是咱们挑选碳作为研讨目标的原因。其他或许构成超硬资料的元素还包含氮和硼。”
在项目进行进程中，研讨人员运用了Zurek试验室开发的一种用于晶体结构猜测的开源进化算法XtalOpt。它能够生成碳的随机晶体结构。随后，研讨人员运用机器学习模型对碳的强度进行了猜测，并挑选出最具潜力的安稳成果作为“父结构”，从而衍射出其他新结构。为了完善机器学习模型，研讨人员运用了Curtarolo教授团队掌管的主动流（AFLOW）数据库。Curtarolo教授说：“资料挑选需求花费很多时刻。咱们运用AFLOW等明显加快了这个进程。”
杜克大学机械工程与资料科学助理研讨教授、论文作者Cormac Toher博士总结说：“现在，资料学家们能够用咱们开发的核算机技能猜测出最好的资料，然后经过试验进行制作了。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
