东京大学的中村荣一特任教授等人开发出了合成纳米级（1纳米即10亿分之1米）微小人工钻石的技术——通过向碳材料照射电子时，碳骨架会相互连接，形成微小钻石。这种方法有望成为制造高灵敏度“量子传感器”等器件的基础技术。相关研究成果已发表在美国科学期刊《Science》上。
纳米钻石的电子显微镜照片（供图：中村特任教授）
人工钻石是极为坚硬的材料，且对生物体安全，因此作为新一代材料备受关注。其中，纳米级人工钻石有望用作超高灵敏度量子传感器的材料、以及用于将药物递送到目标部位的“药物递送系统（DDS）”的材料。
然而，人工钻石的合成需要向石墨等碳源施加超过1000摄氏度的温度与数万大气压的压力。合成过程需要消耗大量能量，且难以精密控制微小人工钻石的形状与大小来实现制造。
研究团队采用了被称为“金刚烷”的具有10个碳原子构成的环状结构的有机材料。在真空状态下向该材料的晶体照射电子束后，碳氢键（C-H键）的一部分会发生变化，形成碳碳键（C-C键）。大量碳碳键相互连接，便形成了球形人工钻石。
只需照射电子束数秒，即可形成直径为数纳米的球形人工钻石，只要改变电子束的照射剂量与时间，就能调整钻石的大小。且该合成在室温、常压环境下也能进行。研究团队今后的目标是，开发出可大量合成纳米钻石的方法。
原文：《日本经济新闻》、2025/9/23
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Science
论文：Rapid, Low-temperature Nanodiamond Formation by Electron-beam Activation of Adamantane C–H Bonds
DOI：10.1126/science.adw2025
