有比钻石更硬的物体吗？科学家造出兰斯戴尔石，只存在亿分之一秒

钻石是世界上价格最昂贵的珠宝之一，它坚韧且晶莹剔透的特点受到绝大多数人的喜爱，但钻石的本质和石墨的本质都是碳元素，只不过它们的碳原子结构不同而导致呈现的形态不同。钻石之所以保持较高的硬度，是因为它的原石是金刚石，金刚石是自然界硬度最高的物质。然而美国科学家通过实验发现，人类可以创造出比普通钻石还坚硬的钻石。

这个发现源于上世纪六十年代，一群科学家在美国科罗拉多高原上的一个陨石坑进行考察，结果在其中发现了一种特殊的晶体。根据当时的考察记录显示，这种晶体与钻石晶体相似，但存在明显的差异，这使得该晶体的抗压程度要比钻石的抗压程度高一半左右，然而该晶体的硬度却只有钻石的一半，这是怎么回事呢？

5万年前的科罗拉多高原发生了什么？

在了解该晶体之前，我们先来看看5万年前科罗拉多高原发生的事件。那个时候的科罗拉多高原到处都是植被，有些地区还出现了森林，许多生物都选择到那里生活。然而在一颗外来天体出现后，那里的一切都发生了改变。一颗直径大约为40米、重量达到30万吨的小行星以每秒25公里的速度冲进地球大气层，最后撞在了科罗拉多高原上。

根据科学家的考察认为，这一次的小行星撞击相当于引爆了1000万吨TNT炸药，撞击所产生的冲击波扫荡了科罗拉多高原，许多栖息在那里的动物因此而遭殃。撞击事件发生后，高原上留下了一个直径大约为1.2公里、深度达到170米的巨坑。人们在20世纪之前就已经发现了这个陨石坑，但长期以来认为它是一个死火山口。

但到了1903年，一位名叫巴林杰的采矿工程师对该陨石坑进行长期的勘察，从巨坑周围的碎屑入手进行研究，最后提出推论，认为该巨坑是一颗含铁量较高的小行星撞击后诞生的。

这一推论之后得到科学家的证实，因此该巨坑被称为“巴林杰巨坑”。到了50年代，著名天文学家苏梅克多次到巴林杰陨石坑进行考察，发现它的地貌和地下核试验场的地貌几乎一模一样，并从中获得灵感而提出著名的“天地冲撞”理论模型，该模型如今被科学界广泛接受。

科学家在巴林杰陨石坑里发现了什么？

到了1967年，美国一队科学家前往巴林杰陨石坑进行考察，他们的任务是采集陨石坑里的碎片样本进行研究。当时科学家刚刚在实验室合成了达到纳米尺度的金刚石，并且证明了这种六方晶体的存在，至于自然界是否存在类似的晶体，还不得而知。也有一些科学家提出推测，外来天体在撞击地面的瞬间会产生巨大的压力和高温，天然的六方晶格物体有可能在这样的环境下产生。

因此寻找天然的六方晶格也是这队科学家进入巴林杰陨石坑考察的重要原因，如果能够在其中找到了类似的物体，那么之前的推论也就成立了。果不其然，有科学家在考察的时候发现了一种特殊的晶体，它泛出淡蓝色，后来经过确定是天然形成的金刚石。为了纪念英国皇家学会晶体学家凯瑟琳·兰斯代尔的贡献，科学家决定将这种新发现的金刚石命名为。

据了解，在巴林杰陨石坑发现兰斯戴尔石后，其他地区的陨石坑也有所收获，例如俄罗斯西伯利亚地区的通古斯陨石坑以及南极的艾伦丘陵陨石坑里都出现了天然的兰斯戴尔石。经研究发现，兰斯戴尔石的折射率在2.4~2.41区间内，而硬度只有7~8，金刚石的硬度是10，因此它的硬度比金刚石要低一些。

此外，实验室测试数据显示，兰斯戴尔石的抗压能力比钻石高出58%左右，但它的硬度是让许多科学家意想不到的点，为什么它的抗压能力强，但硬度低呢？为了进一步得到这个问题的答案，科学家对它的结构进行分析，最后得出结论，天然形成的兰斯戴尔石中混有较多杂质，这在很大程度上影响了它的硬度。

为了造出更纯的兰斯戴尔石，科学家们做了哪些尝试？

如果能够将兰斯戴尔石中的杂质去除，那么得到的晶体岂不是比钻石还要坚硬？为了证明这一猜想，科学家开始在实验室进行实验，分别通过静态压力机、炸药压缩加热、气相沉积等方法进行实验，最终在1000摄氏度的环境下造出了兰斯戴尔石。然而由于所得到的兰斯戴尔石属于纳米级别，当时的技术还无法对这种级别的晶石进行硬度测试。

后来华盛顿州立大学的冲击物理研究所提出了一种新的测试方法来测试兰斯戴尔石的硬度，该方法就是利用激光干涉测量法来测量兰斯戴尔石形成过程中出现的声波，然后根据声波数据计算兰斯戴尔石的硬度。计算结果显示，高纯度的兰斯戴尔石的硬度确实要比钻石高，而且和抗压程度一样高出58%左右。

纯度较高的兰斯戴尔石被造出来后有什么用途？

既然兰斯戴尔石的硬度和抗压度都比钻石高，即比金刚石高，那么为什么不用这种晶体来代替金刚石目前在工业上的应用呢？对此华盛顿州立大学的研究人员表示，他们目前还没有得到稳定的兰斯戴尔石，因为这种晶体在高速撞击中产生后很快也因为高速撞击所创造的环境条件而毁灭，因此高纯度的兰斯戴尔石还是理论上的概念。

未来如果能够在实验室中造出稳定的兰斯戴尔石，并降低它的制造成本，推向工业市场，那么将会为许多工业制造提供性能更出色的工具。它将可能代替金刚石成为超级钻头、超级切削工具，帮助人类创造更多不可能。