近日，北京高压科学研究中心毛河光院士与郑海燕、李阔课题组在极端的高温高压条件下首次合成得到了具有专一结构的、碳-氮有序间隔排列的超细金刚石纳米线，并发现了芳香体系在高压下的协同加成机理，由此提出了极端条件下合成有序产物的控制策略，相关成果发表在《美国科学院院报》上。
据介绍，金刚石纳米线是一种特殊的金刚石基材料。其中碳原子形成化学键的方式与金刚石类似，因此与金刚石有着相似的性质（硬度、绝缘性、稳定性等）。不同于金刚石的三维网络结构，金刚石纳米线在长度方向可以无限生长，但在另外两个方向却非常细，仅相当于一根头发丝的10万分之一。
这种特殊的结构使得该材料具有与碳纳米管相当或者更高的拉伸强度，同时还具有极强的柔韧性。2015年，美国科学家首次以苯为原料在20万个大气压下合成了金刚石纳米线。随后科学家们通过选择不同的芳香分子作为原料，在高压下相继合成了一系列含有其它元素的金刚石纳米线。
该研究首次在高压下合成出了高度有序的晶态金刚石结构纳米线，并确定了其具体结构，详细地研究了从三嗪单体到金刚石纳米线的反应路径，揭示了反应选择性对产物有序性的重要意义，对在高压下设计合成结构专一的新型碳材料和理解芳香分子在压力下的聚合反应具有重要意义。该论文的实验与理论计算工作主要由北京高压科学研究中心的博士研究生高德祥和汤星宇完成。
（光明日报全媒体记者袁于飞）
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