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人造金剛石硬度首次超越天然鉆石

人類超越自然的努力從未停止。作為“世界工廠”的中國(guó)，在人造金剛石領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列，2010年人造金剛石產(chǎn)量已占據(jù)世界總產(chǎn)量的70%以上。今年中國(guó)極硬材料合成再獲突破，6月12日出版的《自然》（Nature）雜志介紹，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)合成出硬度兩倍于天然金剛石的人造金剛石塊材。

金剛石在現(xiàn)代工業(yè)中用途廣泛，是機(jī)械與電子業(yè)切割打磨、礦山和地質(zhì)鉆探、以及建筑建材工業(yè)必不可少的工具和材料。由于天然金剛石罕見(jiàn)而價(jià)值不菲（高純度的金剛石就是鉆石），人造金剛石行業(yè)就成為制造業(yè)的最基本部門(mén)之一。1963年，中國(guó)科學(xué)家成功合成了我國(guó)第一顆人造金剛石，前后用了兩年多時(shí)間，圓了國(guó)內(nèi)外多少人的百年夢(mèng)想，走完了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家用了10多年才走完的路程。如今，中國(guó)材料科學(xué)家燕山大學(xué)田永君教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，與吉林大學(xué)馬琰銘教授和美國(guó)芝加哥大學(xué)王雁賓教授合作，在高溫高壓下成功地合成出硬度兩倍于天然金剛石的納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石塊材。這樣的超硬新材料，更是圓了世界科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的共同夢(mèng)想。

天然鉆石不再是最堅(jiān)硬的材料

中國(guó)數(shù)學(xué)家宗傳明突破希爾伯特第十八問(wèn)題

證明哥德巴赫猜想的陳景潤(rùn)，并不缺少接班人。

古希臘哲學(xué)家亞里士多德相信，如果把正四面體形狀的磚彼此無(wú)縫地相接起來(lái)，就能裝滿整個(gè)空間，即最大密度達(dá)100%，這在16世紀(jì)被證明是錯(cuò)的。而北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授宗傳明花了23年，終于給出了正四面體的磚堆起來(lái)精確的最大密度。

幾何體的最大堆積密度，是著名的希爾伯特第18問(wèn)題，“令許多杰出數(shù)學(xué)家競(jìng)折腰”。2006年，美國(guó)普林斯頓大學(xué)與密歇根大學(xué)的兩組科學(xué)家借助計(jì)算機(jī)對(duì)正四面體的堆積密度展開(kāi)競(jìng)賽式研究。而材料學(xué)家也開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，基本單元為正四面體的納米材料可能具有十分特殊的物理性質(zhì)，其有望在應(yīng)用領(lǐng)域大展拳腳。宗傳明幾乎每天都在思考這一難題，并動(dòng)手做了許多幾何模型幫助思考，尋求創(chuàng)新思路。經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)次的失敗，他終于完成了這項(xiàng)被歐美同行盛贊為輝煌的工作。

北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院教授宗傳明

（觀察者網(wǎng)張廣凱、孫武）