金刚石具有独特的晶格结构，且晶体内原子之间由牢固的碳-碳sp³键相结合，因而具备了某些优良性质，它是自然界中硬度和热导率最高的固体材料，同时具有宽禁带、负电子亲和势、化学惰性、抗粒子轰击等性能，从而有着广泛的应用前景。

作为单晶金刚石晶粒尺寸的两个极限，大尺寸宏观块体单晶无晶界，缺陷少、纯度高，而微观纳米晶群中含有大量晶界，界面原子数多，比表面积大。在传统和新兴应用领域中，这两种晶粒尺寸差异很大的单晶均已显示出它们的不可替代性。同时，这两种晶态的金刚石晶体之间可以相互转化，在诸如金刚石晶体生长及表面纳米化过程中均体现晶态转化的概念，研究两种粒度的金刚石在制备过程中及生长后相互转化途径，对于金刚石晶体晶态控制和表面修饰有着重要意义。

由于在金刚石外延生长理论与实验领域的长期积累（Journal of Inorganic Materials, 2019, 34, 909-917; Journal of Crystal Growth, 2021, 560, 126047; Functional Diamond, 2021, 1, 47-62等），朱嘉琦教授团队受邀为《新型炭材料》（New Carbon Materials）撰写综述：“Two extreme crystal size scales of diamonds, large single crystal and nanocrystal diamonds: Synthesis, properties and their mutual transformation”。该文章系统性地总结了大尺寸单晶金刚石和纳米金刚石的制备、性能及应用，提出了金刚石晶体生长（图1）和表面纳米化过程中晶态转化的概念，着重介绍了两种粒度的金刚石在制备过程中及生长后相互转化的途径，并对其理论及实验研究方向进行了展望。

图1：纳米晶连接成为大尺寸单晶金刚石的过程

哈尔滨工业大学航天学院博士研究生王杨为该文章的第一作者，朱嘉琦教授为通讯作者。上述研究得到了国家自然科学基金、国家杰出青年基金及国家重点研发计划的支持。

New Carbon Materials文章信息

WANG Yang, WANG Wei-hua, YANG Shi-lin, SHU Guo-yang, DAI Bing, ZHU Jia-qi. Two extreme crystal size scales of diamonds, large single crystal and nanocrystal diamonds: Synthesis, properties and their mutual transformation[J].NEW CARBON MATERIALS, 2021, 36(3): 512-526.

王杨, 王伟华, 杨世林, 舒国阳, 代兵, 朱嘉琦. 两种极限粒度的金刚石：从大尺寸单晶到纳米晶[J]. 新型炭材料, 2021, 36(3): 512-526.

期刊官网：http://xxtcl.sxicc.ac.cn

国际版主页：https://www.sciencedirect.com/journal/new-carbon-materials/