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聆听百家观点,聚焦珠宝前沿:孙凯悦成果分享会——“高温高压合成钻石接触双晶的晶体形态和表面微形貌特征”
发布时间:Oct 18, 2022阅读人次:383

  

    2022年10月14日何明跃教授团队组织召开科研成果交流分享会。本次分享会由孙凯悦博士主讲,主要讲述其近期在《crystals》期刊上刊登的《Morphological and Surface Microtopographic Features of HPHT-Grown Diamond Crystals with Contact Twinning》(高温高压合成钻石接触双晶的晶体形态和表面微形貌特征)一文。

成果分享会现场

    研究背景:钻石晶体形态学研究是热点问题,包括晶体的形状、大小和数量,可以反映其生长条件,并为其形成过程提供信息。然而天然钻石双晶体相对较少,宝石级合成钻石双晶更是由于样品罕见,其性质和应用尚未得到完全认识与开发。本次研究通过对国内某公司生产的一组高温高压合成钻石接触双晶的晶体形态和表面微观形貌特征观察,来探讨其生长机理及性质应用。

    研究思路:采用宝石显微镜、激光共聚焦显微镜,扫描电镜等多种观察测试技术对18颗高温高压合成钻石接触双晶的晶体形态和表面微形貌进行表征。通过对样品的凹入角、表面蚀象和生长特征的观察,总结出其对称规律并推断其成因。以晶体建模的方式建立两种钻石接触双晶的模型,并从微观原子排列方式角度探讨双晶界线处晶体结构的改变及带来的影响。

    图文摘要

图1 样品信息

图2 HPHT合成钻石接触双晶的晶体形态特征

(a,b) TW-01,02的凹入角特征;(c,d)TW-02,04的晶体形态类似于天然Macle晶体;

(e,f) TW-07,13双晶界线处的形态特征;(g) TW-01中的籽晶;(h) TW-07中的晶面台阶

图3扫描电镜下HPHT合成钻石接触双晶的晶体形态

图4 3D激光共聚焦显微镜下HPHT合成钻石接触双晶的表面微形貌特征

a)TW-07晶面蚀象;(b) TW-02晶面蚀象形成鱼鳞状图案

图5 HPHT合成钻石接触双晶的晶体模型

图6钻石接触双晶的原子排列方式

碳原子层镜像排列,双晶界线处为六方最密堆积结构(HCP)

    研究结论:通过对一组高温高压合成钻石接触双晶的晶体形态和表面微形貌特征观察,建立了两种合成钻石接触双晶的晶体模型。其对称规律为两侧单晶体以<111>为对称轴旋转180°,对称平面为(111)。合成钻石接触双晶是在晶体早期成核阶段形成的,双晶界线两侧立方体和八面体区域的生长是独立进行的,这最终影响了合成钻石双晶体的宏观晶体形态。当八面体面占主导时,合成钻石接触双晶的晶体形态特征与天然Macle晶体相似。双晶的出现改变了钻石的晶体结构,双晶界线处的晶格类型为HCP,从一定程度上赋予其六方金刚石的性质。

    研究意义:钻石双晶体的出现提高了双晶界线处晶体结构的对称性,从晶体结构的角度将赋予其六方金刚石的性能,为开发钻石双晶体性质和应用带来更广阔的空间,也带来更多行业机会。

    为了让团队成员更好的理解以及发表大家的观点,孙凯悦讲解的非常细致,讲解过程经常与团队成员互动及时的提问答疑,讲解结束何老师也分享了自己多年来对钻石研究的经验,大家收获满满,至此研讨会圆满结束。

    文章链接:https://doi.org/10.3390/cryst12091264