钻石是地球上最坚硬的天然物质之一，但要是把它缩小到纳米级别，它居然很有弹性。这个特性可能对量子计算之类的应用很有用。在一篇发表于《物理评论X》期刊的论文中，中国郑州大学的单崇新及其同事们研究了直径小至4纳米的钻石，看看它们对压力有什么反应。
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科学家们已经知道，纳米钻石比沙粒小几千倍，可以扛住那种能毁掉普通钻石的拉伸或挤压，完好无损。但没人知道是咋回事。
团队把单个纳米钻石（直径4到13纳米）放进透射电子显微镜，夹在两个钻石压头之间挤压。压头连着传感器，测每个纳米钻石多能抗压，同时高清摄像头拍下钻石原子移动的画面。研究人员用计算机模拟来验证他们的观测结果。
柔性钻石
论文说，随着钻石越来越小，它们明显变软了。虽然13纳米钻石和珠宝里的钻石差不多硬，但4纳米大小的钻石软了大概30%。但这种柔软性不是来自最外层原子（它们仍然很硬），而是来自下面那一层。科学家写道：“弹性可能由力学性质不同的表面-核心界面区域控制，而不只是最外层表面。”
这是因为连接表面原子与内部核心的键拉得更长，所以比普通钻石中的键更弱。在这个被称为界面区的区域中，碳原子能成键的相邻原子更少，这样就造成了结构上的薄弱环节。
当核心和外壳都很硬时，这薄薄的一层内部就像微型减震器。这些减弱的键让原子能够移动并承受拉力，这样一来，整个纳米钻石就能弯曲而不会碎裂。
“研究结果揭示了一种以前被忽视的界面机制，它控制着脆性纳米材料中的弹性，”研究人员补充道。
潜在用途
这看似是一个弱点，但实际上却是一个优势，因为我们可以将这些纳米金刚石用于新领域，充分发挥它们的耐久性和灵活性。例如，它们可以用来制造更耐用的量子计算组件以及小巧、耐用的振动传感器，用来检测病毒或气体。
但在此之前，团队希望探索不同温度和表面处理方式如何影响纳米金刚石的柔韧性。
本文是作者保罗·阿诺德为您写的，加比·克拉克编的，罗伯特·伊根核对过内容——这是人工精心打磨的结果。我们靠像您这样的读者，才能让独立科学新闻活下去。如果这篇报道对您有价值，请考虑捐款（尤其是每月捐一点）。
详细信息：Jiaqi Zhang等人，《纳米金刚石的亚表面驱动尺寸依赖性弹性》，物理评论X（2026年）。DOI: 10.1103/b3h5-34wt
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