电子束激活金刚烷C–H键实现低温快速合成纳米钻石

来自中国的研究人员通过电子束辐照金刚烷(Ad)亚微米晶体，在真空低温(100-296 K)条件下选择性断裂C–H键并重组为钻石晶格，成功制备出立方晶系无缺陷纳米钻石(NDs)。该研究突破了传统高温高压合成限制，为纳米钻石制备提供了新思路。

　　

金刚烷(Ad)与钻石具有相同的T_d对称性碳骨架结构，但传统方法难以实现其向钻石的转化。这项突破性研究采用透射电镜中的电子束辐照技术（80-200 keV），在真空低温环境（100-296 K）下仅需数十秒即可触发金刚烷亚微米晶体的碳氢键(C–H)活化。

实时透射电镜观测揭示了反应过程：金刚烷寡聚体首先形成，随后自发组装成立方晶系的完美纳米钻石(NDs)，同时释放氢气。显著的动力学同位素效应证实C–H键断裂是反应速控步骤。值得注意的是，该方法具有高度选择性——其他测试烃类均未能形成纳米钻石。

这项技术颠覆了传统高温高压合成钻石的范式，为纳米钻石的可控制备开辟了新途径。反应过程中氢气的释放为理解碳氢键活化机制提供了重要线索，而低温条件则展现出在生物相容性材料制备方面的潜在应用价值。