東京大學的中村榮一特任教授等人開發出了合成奈米級（1奈米即10億分之1米）微小人工鑽石的技術——通過向碳材料照射電子時，碳骨架會相互連接，形成微小鑽石。這種方法有望成為製造高靈敏度「量子傳感器」等器件的基礎技術。相關研究成果已發表在美國科學期刊《Science》上。
奈米鑽石的電子顯微鏡照片（供圖：中村特任教授）
人工鑽石是極為堅硬的材料，且對生物體安全，因此作為新一代材料備受關注。其中，奈米級人工鑽石有望用作超高靈敏度量子傳感器的材料、以及用於將藥物遞送到目標部位的「藥物遞送系統（DDS）」的材料。
然而，人工鑽石的合成需要向石墨等碳源施加超過1000攝氏度的溫度與數萬大氣壓力的壓力。合成過程需要消耗大量能量，且難以精密控制微小人工鑽石的形狀與大小來實現製造。
研究團隊採用了被稱為「金剛烷」的具有10個碳原子構成的環狀結構的有機材料。在真空狀態下向該材料的晶體照射電子束後，碳氫鍵（C-H鍵）的一部分會發生變化，形成碳碳鍵（C-C鍵）。大量碳碳鍵相互連接，便形成了球形人工鑽石。
只需照射電子束數秒，即可形成直徑為數奈米的球形人工鑽石，只要改變電子束的曝露劑量與時間，就能調整鑽石的大小。且該合成在室溫、常壓環境下也能進行。研究團隊今後的目標是，開發出可大量合成奈米鑽石的方法。
原文：《日本經濟新聞》、2025/9/23
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Science
論文：Rapid, Low-temperature Nanodiamond Formation by Electron-beam Activation of Adamantane C–H Bonds
DOI：10.1126/science.adw2025
