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材料：これまでにない硬度と安定性を示すナノ双晶ダイヤモンド
Nature 510, 7504 doi: 10.1038/nature13381
ダイヤモンドは最も硬い切削工具用材料であるが、熱的安定性が低いため、特に高温での応用が限られており、硬度と熱的安定性を同時に向上させることが長い間望まれてきた。ホール・ペッチ効果によると、過去の研究で示されたように、ナノ結晶粒微細構造やナノ双晶微細構造によってナノ構造化すれば、ダイヤモンドの硬度を高めることができる。しかし、十分に焼結したナノ結晶粒ダイヤモンドの場合、結晶粒のサイズは技術的に10～30 nmに制限され、熱的安定性は天然ダイヤモンドよりも低くなる。双晶の厚さが最も薄いもので約3.8 nmのナノ双晶立方晶窒化ホウ素（nt-cBN）の合成が最近成功したため、より小さなナノサイズ、非常に高い硬度、優れた熱的安定性が同時に実現できるようになった。今のところ、グラファイト、アモルファスカーボン、ガラス状カーボン、C60などのさまざまなカーボン前駆体の直接変換によるナノ双晶ダイヤモンド（nt-ダイヤモンド）の作製が成功した例はない。今回我々は、高温高圧でタマネギ状カーボンナノ粒子前駆体を用いて双晶の平均厚さが約5 nmのnt-ダイヤモンドを直接合成し、nt-ダイヤモンドと共存する新しい単斜晶型ダイヤモンドを観察したことを報告する。合成したバルクの純粋なnt-ダイヤモンド材料は、これまでにない硬度と熱的安定性を示しており、ビッカース硬度が最高約200 GPaで、空気中の酸化温度が天然ダイヤモンドよりも200°C以上高い。このナノ双晶微細構造体が作られたことで、並外れた熱的安定性と機械的特性を示す新しいカーボン系先端材料を製造する一般的な方法が得られる。
