Highly Boron-Doped Graphite and Diamond Synthesized From Adamantane and Ortho-Carborane under High Pressure
这项工作证明了使用金刚烷碳硼烷混合物作为前体生产具有高度硼掺杂的石墨和金刚石的高压方法的有效性。在8GPa和$1700 ^{o}C$下，石墨由金刚烷$C_{10}H_{16}$获得，而硼掺杂金刚石（2 × 2.5at.%）的微晶由金刚石（2 × 2.5at.%）获得。由金刚烷和邻碳硼烷$C_{2}B_{10}H_{12}$（原子比B：C = 5：95）的混合物合成。这一结果有力地说明了硼在高压合成金刚石中的催化活性。在低于7GPa的压力下，只有石墨由金刚烷和碳硼烷混合物合成。石墨化在相当低的温度（低于$1400 ^{o}C$）下开始，并且温度的增加同时增加硼含量和石墨晶格的质量。对材料结构的深入研究使我们能够假设在高硼浓度（> 1at.%）下，替代硼原子在石墨层中周期性地且彼此等距地分布。理论论证和模型从头计算证实了这一假设，并解释了实验观察到的硼浓度。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Detonation-induced transformation of graphite to hexagonal diamond
利用同步辐射X射线衍射技术研究了爆轰冲击条件下高取向热解石墨（HOPG）的结构演化。我们观察到形成的六角金刚石（lonsdaleite）在压力超过50 GPa，在定性协议与最近的气枪实验。第一性原理密度泛函计算表明，在单轴压缩下，向六方金刚石转变的能垒低于立方金刚石。最后，在高达>70 GPa时没有观察到立方金刚石形成的迹象。
2020-07-22 cond-mat.mtrl-sci
New Superhard Carbon Phases Between Graphite and Diamond
根据第一性原理计算的结果，提出了两种新的碳同素异形体（H-碳和S-碳），作为冷压缩石墨过程中石墨和金刚石之间的中间超硬相的可能候选物。H-碳和S-碳都比先前提出的M-碳和W-碳更稳定，并且它们的体积模量与金刚石的体积模量相当。H-碳是间接带隙半导体，具有4.459 eV的带隙，S-碳是直接带隙半导体，具有4.343 eV的带隙。冷压缩石墨的相变压力分别为10.08GPa和5.93GPa，与最近的实验报道一致。
2012-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Diamond-to-graphite transformation under hypersonic impact
Rice University（莱斯大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Brasília（巴西利亚大学）；University of Toronto（多伦多大学）；University of Houston（休斯顿大学）；State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）；Technical University Darmstadt (TUDa)（达姆施塔特工业大学）
本研究通过超声速冲击实验，发现金刚石在极端条件下通过相变转变为石墨，并揭示了冲击诱导相变及界面性质。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Two semiconducting three-dimensional all-sp2 carbon allotropes
利用第一性原理方法研究了两种三维全sp2碳同素异形体sp2-金刚石和sp2-石墨的能量稳定性、动力学稳定性和电子性质。1992年，Michael O 'Keeffe预测了石墨的存在（Phys. Rev. Lett.，68，15，1992.）空间群为Pn-3 m（224），而空间群为Fd-3 m（227）的sp2-金刚石未见报道。结果表明，sp2-金刚石结构比K4-碳和T-碳结构更稳定，sp2-石墨结构比超硬M-碳、W-碳和Z-碳结构更稳定，振动性质计算表明两种结构都是动力学稳定的。有趣的是，sp2-金刚石和石墨都表现为半导体，这与以前提出的全sp2碳同素异形体相反。sp2-金刚石是直接带隙为1.66 eV的半导体，而石墨是间接带隙为2.89 eV的半导体。sp2-金刚石和石墨的低密度和完全的sp2构型在储氢、光催化剂和分子筛等方面具有潜在的应用前景。
2012-06-30 cond-mat.mtrl-sci
High-accuracy first-principles determination of the structural, vibrational and thermodynamical properties of diamond, graphite, and derivatives
在GGA-PBE水平上，结合密度泛函理论（DFT）的总能量计算和密度泛函微扰理论（DFPT）的晶格动力学，计算了金刚石、石墨和层状衍生物（石墨烯、菱面体石墨）的结构、动力学和化学性质.总体而言，非常好的协议被发现的结构特性和声子分散体，与石墨和相关的弹性常数和声子分散体的C/A比的例外。一旦选择实验c/a进行计算，C_33弹性常数和γ-A声子色散都与现有数据接近一致。通过准谐近似计算了材料的热膨胀、弹性模量和比热随温度的变化关系。石墨显示出独特的面内负热膨胀系数，在室温附近达到最小值，与实验非常吻合。石墨烯中的热收缩被发现是三倍大;在这两种情况下，ZA声学模式被证明是收缩的原因，直接体现了Lifshitz在50多年前预测的膜效应。
2004-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Lonsdaleite: The diamond with optimized bond lengths and enhanced hardness
金刚石被称为最硬的物质，因为它具有超强的四面体sp3碳键框架。唯一的薄弱环节是它的立方解理面之间的（111）屈曲蜂窝层。压缩石墨单晶并加热到中等温度，我们合成了一种大块的、纯的、六方金刚石（朗斯代尔石），其扭曲的碳四面体缩短了其六方（001）弯曲蜂窝层之间的键，从而加强了它们的联系。我们观察到石墨（100）直接转变为六方晶系（002），石墨（002）直接转变为六方晶系（100）。我们发现，大块的朗斯代尔石具有优异的机械性能，维氏硬度HV = 164+/-11 GPa和124+/-13 GPa，分别在对应于原始石墨（001）和（100）表面的表面上测量。通过对原料石墨碳的提纯和高温高压合成条件的微调，可以进一步提高六方钙钛矿的性能。
2021-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Strength-dependent Transition of Graphite Under Shock Condition Resolved by First Principles
本研究通过第一性原理DFT训练的GNN模型，揭示了冲击强度决定石墨向六方或立方金刚石转变的机制，阐明了强度依赖的转变趋势。
2023-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in graphite-diamond hybrid
寻找新的高温超导体并深入研究其超导机理是凝聚态物理的重要内容。在一百万个大气压下发现近室温超导性，为超导体开创了一个新时代。然而，确定在近压或常压下具有可比超导性的材料的关键任务仍然存在。碳材料由于其结构的多样性和电子的可调节性，总是能带来有趣的惊喜。绝缘金刚石在掺杂或外界刺激下已达到超导状态。因此，寻找具有更高转变温度（Tc）的超导体仍然有很大的机会。在这里，我们报告了一个本征超导石墨-金刚石混合物通过第一性原理计算，其原子分辨率的结构特性已被实验确定最近。预测的Tc在环境压力下近似为39 K，并且应变激励可以进一步将Tc提高到42 K。与结处碳原子的面外振动相关的强电子-声子耦合在超导转变中起主导作用。我们的工作表明了碳材料作为高温超导体的巨大潜力，这必将吸引广泛的研究。
2021-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio quality study of the graphite-diamond phase coexistence
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
本研究构建了基于神经网络的碳的原子间势，兼具从头算精度与经验力场效率，首次开展了石墨-金刚石共存热力学的从头算质量分子动力学研究，纳入核量子效应后结果与实验吻合良好。
2010-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase Transition Mechanism of Hexagonal Graphite to Hexagonal and Cubic Diamond: Ab-initio Simulation
我们采用从头算分子动力学模拟研究了高压下六方石墨（HG）到六方金刚石（HD）或立方金刚石（CD）的相变机理。从HG到HD的过渡被发现迅速发生在非常小的时间为0.2 ps，与大的合作位移的所有原子。我们观察到HG中原子的交替层分别以相反的方向滑动（1/3，1/6，0）和（-1/3，-1/6，0），沿着pm[2，1，0]方向约为0.7 μ m，同时垂直于a-b平面折叠约pm 0.25 μ m。从HG到CD的转变发生在更复杂的合作位移中。在这种情况下，六个连续的HG层分别沿着[0，1，0]、[-1，-1，0]和[1，0，0]成对地滑动1/3，同时如上所述起皱。我们还进行了计算的声子谱在HG在高压下，揭示软声子模式，可能有助于相变涉及的滑动和起皱的HG层。发现零点振动能和振动熵在使HG稳定到更高的压力（>10 GPa）和温度（<6 GPa）方面具有重要作用。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation mechanism for the direct graphite-to-diamond phase transition
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
针对石墨直接转金刚石的实验现象与现有理论的不足，本研究采用从头算精度神经网络势开展大规模成核模拟，揭示了该相变的微观成核机制，为复杂碳基体系的结构转变研究提供了重要支撑。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Metastability and Ostwald Step Rule in the Crystallisation of Diamond and Graphite from Molten Carbon
研究利用第一性原理机器学习势模拟液态碳结晶，发现金刚石经经典成核形成，而亚稳石墨经低密度涨落的两步路径优先生成并阻碍向金刚石转变，体现 Ostwald 步进规则。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Large scale simulation of quantum-mechanical molecular dynamics for nano-polycrystalline diamond
采用量子力学分子动力学模拟研究了纳米多晶金刚石的前驱体状态。用N阶模拟程序ELSES（http：//www.example.com）实现了10^5个原子的大规模模拟。www.elses.jp模拟从包含初始结构缺陷的金刚石结构开始，并导致石墨（sp^2）样和金刚石（sp^3）样区域的混合物作为纳米级域。我们推测，域是亚稳态的，是可能的候选人的前体结构。
2009-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Detection of acoustic phonons in carbon by Raman spectroscopy
Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（中欧技术研究所，布尔诺理工大学）；Jilin Diamond Technology Research & Development（吉林钻石技术研发有限公司）
本研究通过拉曼光谱结合密度泛函理论计算，在石墨和金刚石中检测到声学声子，利用晶格非晶化和硼掺杂激活禁戒模式，并发现金刚石中类似石墨的无序，方法可推广至其他材料。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Recrystallization Characteristics of Catalytic Alloy and Graphite in Diamond Synthesis
本文首先考虑了触媒法合成金刚石过程中触媒合金和石墨在超高压高温条件下的再结晶特性。在金刚石合成催化过程中，金属在压力的作用下发生塑性变形，随着温度的升高发生再结晶。当催化金属再结晶时，石墨颗粒的形状在与催化剂接触的区域中为球形，而在与催化剂接触的区域中为任何形状。此外，我们还利用第一性原理方法计算了过渡金属元素与碳原子之间的相互作用，计算了过渡金属元素与碳原子之间的电子电荷密度分布和结合能。在确定晶格常数参数之后，我们通过从组成晶体的原子的总能量的总和中减去晶体的总能量并将其除以原子数来获得结合能。因此，从理论上分析了触媒对金刚石合成的影响。
2020-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab initio study of the formation of transparent carbon under pressure
体心四碳（bct-碳）同素异形体已被预测为在压力下获得的透明碳多晶型物。模拟了从石墨到金刚石、M-碳和bct-碳的结构转变途径，发现石墨-bct转变的最低激活势垒。此外，由于其垂直的石墨烯状结构，bct-碳具有比金刚石更高的剪切强度。我们的研究结果提供了一个可能的解释通过冷压缩石墨的透明碳同素异形体的形成。我们还证实了这种同素异形体的硬度足以使金刚石开裂。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Mechanochemistry and Material Processes in the Graphite to Diamond Phase Transformation
众所周知，共价体系中分子内应变的表现加速了化学反应并打开了替代反应途径。对于分离分子和单分子过程，该过程被适度理解。然而，在凝聚态过程中，如相变，材料的性质和结构可能会影响典型的机械化学效应。因此，我们利用导向分子动力学在石墨中诱导出平面应变，并在恒定应变率下压缩系统以诱导相变。我们表明，平面外的应变允许相变开始在较低的压缩应变量。然而，与典型的机械化学结果相反，形成金刚石所需的压缩功和面外功的总和由于相变期间改变的缺陷形成过程而具有局部最小值。此外，这些改变的过程减慢了相变的动力学，从起始到总材料转变花费更长的时间。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Evidence for temporary and local transition of sp2 graphite-type to sp3 diamond-type bonding induced by the tip of an atomic force microscope
人造金刚石是通过将石墨暴露在大约10 GPa的压力和大约2000 K的温度下而产生的。在这里，我们提供的证据表明，由原子力显微镜的尖端施加到碳化硅的碳缓冲层上的石墨烯上的压力可以导致石墨在原子尺度上暂时过渡到金刚石。我们进行原子力显微镜与CO终止提示和氧化铜（CuOx）提示图像石墨烯，并诱导结构转变。对于局部跃迁，DFT预测，当诱导石墨-金刚石跃迁时，克服了$\approx13$ \，nN的排斥势垒，随后是$\approx4$ \，nN的力减小。这种转变的实验证据是通过观察相对柔性的CO端头的悬臂振动中的三次谐波和刚性CuOx端头的力与距离曲线中的扭结来提供的。实验观察到的幅度约为200 μ m的三次谐波与幅度为$\pm 3$ μ m的力相吻合。如果假设当诱导转变时作用在尖端上的排斥力由尖端的增加的范德华吸引力补偿，则$\approx 10$ \，nN的大的排斥总力仅与实验相容，所述范德华吸引力是由于尖端和样品通过局部压痕的形状拟合。该转变将平坦的sp $^2$键改变为波纹状的sp $^3$键，导致石墨烯的基本单元中的两个基础原子的不同高度。这两种尖端类型显示出强烈的不对称性之间的两个基础原子的晶格时，使用大的排斥尖端力，诱导过渡。隧穿电流、频移和损耗的实验数据与所提出的转变相一致。实验还表明，原子力显微镜允许在原子尺度上进行高压物理学。
2022-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast formation of transient 2D diamond-like structure in twisted bilayer graphene
由于蜂窝中心的碳原子与相邻石墨烯片中的碳原子不匹配，理论家预测，当直接将石墨转化为sp3键合的金刚石时，需要滑动过程来形成AA，AB或ABC堆叠。在这里，使用扭曲的双层石墨烯，它自然提供AA和AB堆叠配置，我们报告了飞秒激光照射下的瞬态2D类金刚石结构（在对齐的石墨烯中没有观察到）的超快形成。这种光诱导的相变是由新的键长的外观1.94 A和3.14 A的时间依赖的微分对分布函数使用MeV超快电子衍射证明。分子动力学和第一性原理计算表明，sp3键在AA和AB堆积区成核，呈莫尔条纹。这项工作揭示了石墨到金刚石的直接转化机制，60多年来一直没有完全理解。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic and Kinetic Tests for Low-Pressure Metal-Flux Growth of Diamond, with an Extension to Cubic Boron Nitride
Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；UNIST（蔚山科学技术院）
该研究探讨金刚石低压金属助熔剂生长的热力学与动力学条件，提出同位素分辨测试方法并拓展至立方氮化硼，为相关实验及模拟提供量化标准。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Etching of Photon Energy into Binding Energy in Depositing Carbon Films at Different Chamber Pressures
本文研究热丝化学气相沉积中腔室压力对碳膜沉积的影响，发现压力变化通过改变气体活化、碰撞及原子氢对光子的刻蚀作用，调控碳原子向石墨态或金刚石态转变，从而影响碳膜形貌、结构和生长速率。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced nanogap formation and graphitization in boron-doped diamond films
采用强电流退火技术在掺硼纳米金刚石薄膜中制备纳米间隙和金刚石/石墨混合结构。使用反馈控制的电流退火程序产生低至1 nm的纳米尺寸的间隙。纳米间隙的特征在于使用扫描电子显微镜和电子传输测量。高温下产生的结构变化，实现电流退火过程中的焦耳加热，其特征在于使用拉曼光谱。在最大热积累点处观察到金刚石/石墨杂化结构的形成。
2012-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous growth of diamond from MnNi solvent-catalyst using opposed anvil-type high-pressure apparatus
本文综述了对置顶砧式高压高温装置在溶剂触媒法金刚石晶体自发生长中的应用。该方法利用熔融的Mn 47 Ni 53催化剂来引发石墨-金刚石转化反应。获得可再现的自发金刚石结晶的压力和温度要求为约52.5-54 kbar和1270-1320 ℃。晶体具有良好的形状立方结构的形态与100和111面和晶粒尺寸为0.2-0.5毫米。这项工作可以刺激未来的实验探索，通过使用其他溶剂催化剂金属的金刚石自发结晶。
2014-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulations of measured electron energy-loss spectra of diamond and graphite: role of dielectric-response models
在这项工作中，我们比较的电子输运性质的Monte Carlo（MC）模拟与反射电子能量损失测量金刚石和石墨薄膜。我们评估了不同近似的介电响应对碳基材料表征的可观测值的影响。我们计算这些材料的频率依赖性介电响应和能量损失函数的两种方式：一个完整的从头算方法，在其中我们进行依赖于时间的密度泛函模拟的线性响应不同的动量转移，和一个半经典模型，基于德鲁德-洛伦兹扩展到有限动量的光学介电函数。从头计算的介电函数导致更好的协议与电子能量损失测量光谱方面广泛使用的德鲁德-洛伦兹模型。这种差异在绝缘体和半导体的光学极限（$\mathbf{q} \neq 0$）之外尤其明显，在这种情况下，单粒子激发变得相关。此外，我们表明，在不同的精度水平的能量损失函数的行为有显着的影响，对其他物理观测，如非弹性平均自由程和阻止功率在低能量区（$< 100$ eV），从而对MC模拟的准确性。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Phonon hydrodynamics and ultrahigh-room-temperature thermal conductivity in thin graphite
碳的同素异形体，如金刚石和石墨烯，是最好的热导体。我们监测薄石墨的热导率的演变作为温度和厚度的函数，并发现高电导率，厚度和声子流体力学之间的密切联系。8.5微米厚的石墨在室温下的面内热导率为4300瓦/米-开尔文--这个值远高于金刚石，略高于同位素纯化的石墨烯。升温增强了在很宽的温度范围内的热扩散率，支持部分流体动力学声子流。我们观察到的热导率的增强与厚度的减小指向声子的面外动量和动量弛豫碰撞的分数之间的相关性。我们认为，这是由于极端的声子色散各向异性石墨。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for a pressure-induced phase transition of few-layer graphene to 2D diamond
我们揭示了在水存在下压缩的少层石墨烯的金刚石化机制，为压力诱导形成2D金刚石提供了有力的证据。高压拉曼光谱提供了5层石墨烯和石墨在4-7 GPa范围内发生相变的证据。压力诱导相是部分透明的，并使硅衬底凹陷。我们结合的理论和实验结果表明，一个渐进的顶部-底部金刚石化机制，与金刚石，一个2D铁磁半导体的形成相一致。石墨烯上的高压X射线衍射表明六方金刚石的形成，与遮蔽符合金刚烯的体积极限一致。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Cohesion Energetics of Carbon Allotropes : Quantum Monte Carlo Study
我们利用量子MonteCarlo方法研究了碳同素异形体的结合能，包括$sp^3$ -键合金刚石，$sp^2$ -键合石墨烯，$sp$ - $sp^2$杂化石墨烯和$sp$ -键合碳炔.计算的结合能的金刚石和石墨烯被发现是在极好的协议与相应的值实验确定的金刚石和石墨，分别，当零点能量，以及层间结合的情况下，石墨，包括在内。我们还发现，随着$sp$键合的碳原子的比例增加，石墨炔的结合能系统地降低。能量最稳定的石墨炔$γ$ -石墨炔的结合能为6.766（6）eV/原子，比石墨烯的结合能小0.698（12）eV/原子。合成石墨炔的实验困难可以通过它们显著较小的内聚能来解释。最后，我们得出结论，一个新提出的石墨炔的结合能可以准确地估计与碳-碳键能确定的石墨烯和三个不同的石墨炔的结合能在这里考虑。
2014-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Shear driven formation of nano-diamonds at sub-gigapascals and 300 K
碳在高压下的转化途径对于合成新材料和揭示地球的地质历史具有广泛的意义。我们已经在旋转砧中对石墨施加了大的塑性剪切，以在0.4和0.7 GPa的极低压力下形成六方晶和纳米晶立方金刚石，所述极低压力比在静水压缩下的转变压力低50和100倍，并且远低于相平衡。大的剪切伴随着压力升高到3GPa也导致形成新的正交金刚石相。我们的研究结果展示了在大幅降低的压力下塑性剪切控制材料合成的新机制和新方法，从而实现了材料合成的新技术。结果表明，在低压-温度地壳中发现的微金刚石可能是在一个大的剪切产生事件，如构造裂谷和持续的板块碰撞，而不需要假设俯冲到地幔。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
The crystal structure of cold compressed graphite
通过一个系统的结构搜索，我们发现了一种碳的同素异形体与Cmmm对称性，我们预测是更稳定的压力超过10 GPa的石墨。这种材料，我们称之为Z-碳，是由纯sp3键形成的，是唯一的碳同素异形体，它提供了一个很好的匹配，以解释在实验X射线衍射和拉曼光谱的石墨在压力下的特征。从石墨到Z-碳的转变可以通过石墨烯片的简单滑动和屈曲发生。我们的计算预测Z-碳是一种透明的宽带隙半导体，其硬度可与金刚石相媲美。
2011-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Experimental Demonstration and Transformation Mechanism of Quenchable Two-dimensional Diamond
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanjing University（南京大学）；Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research（高压科学和技术先进研究中心）
本研究通过激光加热制备高质量二维钻石，揭示其转变机制及光学性质与sp3浓度的关系。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
The Microscopic Diamond Anvil Cell: Stabilization of Superhard, Superconducting Carbon Allotropes at Ambient Pressure
通过第一性原理计算预测了金属共价键合的碳同素异形体。它由$sp^3$碳框架组成，通过限制平行顺式聚乙炔链之间的距离来充当金刚石砧座单元。这些$sp^2$碳原子之间的距离使相金属化，并产生两个嵌套良好的几乎平行的带，跨越费米能级。计算表明，这一阶段是一个传统的超导体，与运动的$sp^2$碳的电子声子耦合的关键贡献者。$sp^3$碳原子赋予优异的机械性能，预计维氏硬度为48 GPa。该相在环境条件下是亚稳态的，可以通过将石墨冷压缩到40 GPa来制备。通过改变$sp^2$与$sp^3$的碳含量和掺杂，可以从该相衍生出具有可调超导和机械性能的多功能材料家族。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Structural transformation of implanted diamond layers during high temperature annealing
近年来，离子束诱导非晶层石墨化成为金刚石器件制造的基本工具。可以去除可蚀刻石墨层以形成独立式膜，可以使用FIB研磨将期望的结构雕刻到该独立式膜中。采用锐金刚石-空气界面模型对用这种方法制备的器件的光学特性进行了假设。该界面的真实质量取决于退火后非晶损伤层的石墨化程度。在目前的工作中，石墨化过程进行了研究，使用常规和分析TEM。发现在550 °C下退火导致注入体积的部分石墨化，形成夹在四面体非晶碳层之间的纳米结晶石墨相。在1400 °C下退火导致非晶层的完全石墨化。石墨纳米晶体的平均尺寸不超过5 nm，具有垂直于样品表面的c-平面的主要取向。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Topological characteristics of local atomic arrangements at crystalline-amorphous structural transition in graphite
在球磨过程中，石墨发生了从晶态到非晶态的准连续结构转变。结合X射线衍射分析、反向蒙特卡罗模拟和Voronoi图方法，确定了碳纳米材料结构中短程有序和中程有序的定量特征。高分辨率TEM图像揭示了具有洋葱状结构的球状碳材料的形成。为模拟球磨石墨的原子构型而构造的Voronoi多面体（VP）在拓扑和度量特征上具有非常大的多样性，并且包含大量的5-fold面。通过对VP球度系数Ksph的分析，得出了球磨后碳的结构由石墨状向类金刚石状转变的局部原子排列变化的结论。提出将球度系数作为拓扑有序度的一个参数来定量估计非晶结构的无序度。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene under hydrostatic pressure
原位高压拉曼光谱被用来研究单层，双层和少层石墨烯样品支撑在硅上在金刚石对顶砧单元到3.5 GPa。结果表明，单层石墨烯在压应力作用下粘附在硅衬底上。观察到这种行为作为石墨烯样品厚度的函数的明显趋势。我们还研究了无支撑的石墨烯样品在金刚石对顶砧电池到8 GPa，并表明，在压缩下的石墨烯的性质本质上是类似于石墨。我们的结果表明，单轴和双轴应变的电子能带结构的不同影响。
2009-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Multistep transition of diamond to warm dense matter state revealed by femtosecond X-ray diffraction
本文从理论上研究了自由电子激光脉冲能量为6100 eV，脉宽为5 fs，辐照剂量为$\sim 19-25$ eV/原子吸收剂量的金刚石块体到致密态的升温过程。我们的混合代码XTANT的模拟显示在100 fs以下的时间尺度上的无序，衍射峰（220）比峰（111）消失得更快。热致密物质的形成是金刚石的非热损伤，带隙坍塌引发原子无序。在（220）峰消失和（111）峰消失之间的几飞秒内，发现了短寿命类石墨态。得到的结果进行了比较，从最近的实验在SACLA的数据，显示定性协议。仍然存在的挑战，为准确建模的固体温暖的致密物质状态的过渡和补充测量的建议进行了详细讨论。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dimension Effect of Nanocarbon Precursors on Diamond Synthesis and Transformation Mechanism under Extreme Conditions
本研究比较高温高压下0D碳纳米笼、1D碳纳米管与石墨向金刚石的转变过程，揭示前驱体维度效应及相变机制。
2025-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of surface treatments on the electron affinity of nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond
本文利用UPS和光电化学测量比较不同表面终止的N-UNCD，发现氢终止样品因缺陷密度较高而呈正电子亲和能，并解释其电化学性质差异。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature and Humidity Dependence of Resistance in Nano-Diamond Powder
在液氮温度至室温和相对湿度为10%至100%的环境中测量了爆轰纳米金刚石粉末的电阻。在室温（约295 K）下，在100%相对湿度下暴露样品数小时后，当温度降低时，电阻在约240 K下增加到我们的设备的测量上限（120 MΩ）。在加热时，电阻下降回到室温值，具有一些滞后。对于在室温下在100%相对湿度下暴露数小时后的样品，随着相对湿度降低，样品电阻增加至装置的范围上限。随着相对湿度的增加（均在室温下），电阻下降。对于在室温下暴露于低（~10%）相对湿度数小时的样品，随着湿度增加（在室温下），电阻降低，然后当湿度降低时电阻增加。其温度行为与石墨粉和多壁碳纳米管的温度行为明显不同。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The theory of surface heat capacity and its experimental verification. The scaling of specific heats of diamond lattice materials
比热的场（几何）理论是基于普适热和，这是一种新的数学工具，来自于具有封闭时间坐标的欧几里得四维时空中的演化方程。这一理论使得研究凝聚态物质热容的定标现象成为可能。本文重新讨论了金刚石晶格碳族元素比热的标度。用实验数据验证了天然金刚石和灰锡结垢特性的预测。这两种材料的比热准低温行为的温度的四次方被证实。本文用特征温度探讨了某些锌合金晶格化合物和金刚石晶格元素比热的标度现象。灰锡和锑化铟几乎相同的弹性性质是它们的热性质相似的原因，这使得提出灰锡热性质的理论成为可能。推导了二维物体的比热，并用于探讨表面热容。表面比热与物体的有效尺寸成反比，在理论和实验中都必须考虑。表面贡献的总比热，在足够低的温度下是立方的温度项，被证明是存在于灰锡和氯化钠，和两个天然金刚石粉末的数据集。
2021-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Unusual phase transition of layer-stacked borophene under pressure
8-Pmmn硼化物，石墨烯的硼类似物，主机倾斜和各向异性的无质量狄拉克费米子准粒子由于扭曲的石墨烯样子晶格的存在。第一性原理计算表明，在压力作用下，8-Pmmn硼化物的堆积态转变为熔融态的三维硼化物，并伴随着部分键断裂和键重整.引人注目的是，融合的8-Pmmn硼化物继承了狄拉克带色散，导致不寻常的半金属-半金属转变。一个简单的紧束缚模型从石墨烯定性地揭示了潜在的物理，由于最大限度地保留石墨烯样的亚结构后的相变，这与石墨转化为金刚石与半金属绝缘体转变的巨大对比。
2022-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electron-phonon coupling in metals at high electronic temperatures
电子-声子耦合是超快能量沉积后控制材料演化的重要参数之一，也是目前尚未被研究的一个重要参数。本文应用动力学耦合方法计算了电子温度高于原子温度的非平衡固体中的非绝热电子-离子能量交换。它被实现到紧束缚分子动力学代码中，并用于研究各种元素金属中的电子-声子耦合。所开发的方法是一个通用的计划，适用于电子温度高达几个电子伏特，并任意原子的配置和动力学。我们证明，计算的电子-离子（电子-声子）耦合参数与现有的实验数据在高电子温度制度，验证了模型。在此研究了以下材料-面心立方金属：Al、Ca、Ni、Cu、Sr、Y、Zr、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au、Pb;六方心立方金属：Mg、Sc、Ti、Co、Zn、Tc、Ru、Cd、Hf、Re、Os;体心立方金属：V、Cr、Fe、Nb、Mo、Ba、Ta、W;金刚石立方晶格金属：Sn; Ga、In、Mn、Te和Se的特定情况;以及另外的半金属石墨和半导体Si和Ge。对于许多材料，我们提供了第一个也是迄今为止唯一的估计，电子-声子耦合在电子温度升高，可用于各种模型模拟超快能量沉积的物质。我们还讨论了耦合参数与原子质量、温度和密度的关系。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale graphitization and defect evolution in silicon-vacancy center-containing nanodiamonds under high-pressure high-temperature annealing
Chimie ParisTech, UMR CNRS 8247, PSL Research University（巴黎化学研究院）；Synchrotron SOLEIL（索雷尔同步辐射中心）；University of Ottawa（渥太华大学）
该研究通过原位同步辐射X射线衍射确定了含SiV色心的纳米金刚石高温高压退火的石墨化阈值，建立了规避石墨化的工艺窗口，改善了其光学响应以用于量子技术。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
