碳是一多功能元素，其形成稳定结构的能力无与伦比，比如最近材料学家便透过加热加压巴克球（一种完全由碳组成的中空分子），合成出一种打不碎、类似钻石的新型玻璃。
从石墨烯、奈米碳管到金刚石，碳以各种不同原子排列形成许多稳定但又具不同特性、外表、硬度、电导率的结构，有些结构呈重复图案，比如钻石；有些则像玻璃一样无序，比如无定形碳（Amorphous carbon）。
而碳原子和其共价键可以形成一维、二维或三维原子网格，这决定了材料最终硬度，比如奈米碳管（Carbon Nanotube，CNT）通常是一维量子材料，石墨烯（Graphene）是仅 1 个碳原子厚度的二维片状材料，钻石中每个碳原子以四面体状与另外 4 个碳原子键合，形成一个三维密铺网状的均匀结构。
在这当中，合成具三维键的无定形碳材料是科学家长期追求的目标，最好的方法是找到恰当原材料，然后透过加压进行转化，比如对石墨施加压力会得到钻石，而钻石本身似乎又可以作为钻石玻璃的起点。
然而钻石的熔点太高，因此科学家希望可以找到一种加压前先呈现无序结构的碳形式——卡内基科学研究所团队最近在富勒烯（Fullerene）、俗称巴克球（Buckyball）找到这种特性。
▲ 卡内基科学研究所合成钻石玻璃。（Source：卡内基科学研究所）
巴克球是一种由 60 个碳原子组成的空心球状碳分子，因类似足球而得其名，当处于强烈压力和温度下，巴克球会坍塌成无序排列的玻璃，然而经过加压后，却可以合成出保留类钻石的有序结构。
经分析鉴定，这种新型玻璃硬度约 102GPa，比天然钻石高，但略低于前阵子制造的 AM-III 碳纤维，后者硬度高达 113 GPa，是目前已知最硬的玻璃。但最重要的是，新型钻石玻璃可在 900～1,000℃ 温度下合成，当前工业制造设备能轻轻松松处理此条件，让大规模生产目标趋于现实。
新论文发表在《自然》（Nature）期刊。
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（首图为巴克球分子结构，来源：shutterstock）
