金刚石是自然界最硬的物质，通常大家所说的金刚石是立方金刚石。郑州大学物理学院教授杨西贵及其团队成功合成出毫米级尺寸的纯相六方金刚石块材，并精确解析了其晶体结构，揭示了全新的相变机制。相关研究结果发表于《自然》。
金刚石因其最高的硬度、优异的热导率和最快的声传输速度，在磨具磨料、珠宝首饰、散热材料、极端环境光学元件及未来半导体等诸多领域中展现出广阔的应用前景。传统金刚石为立方晶系结构，而早在64年前，研究者从理论上预测六方晶系金刚石可能存在。1967年，科学家在陨石中发现了一种六方结构的碳同素异形体，即六方金刚石，又称为“朗斯代尔石”或“陨石钻石”。独特的原子堆垛方式赋予它超越立方金刚石的硬度，引起了学界的广泛关注。
在碳材料的研究中，碳原子共有三种杂化轨道类型，即sp1、sp2、sp3，分别代表着碳原子之间不同的连接形态。杨西贵介绍，sp1家族有碳链、碳环、石墨炔，sp2家族有石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管，sp3家族目前只有立方金刚石被广泛应用。他猜测，一定还有其他家族成员未被确认，而六方金刚石的可能性最大。
从2021年起，郑州大学金刚石材料与器件团队便开启了六方金刚石的合成与研究之路。2025年，就在团队投稿《自然》后审稿返修时，吉林大学和北京高压科学研究中心的科研团队先后合成出了六方金刚石块材，并发表研究论文。杨西贵表示，这相当于近几年来三个独立研究组在求解同一个问题：六方金刚石能否在实验室合成？但在论文发表之前，他们互相都不知道对方的工作。
这项工作整整经历了五年时间。天然六方金刚石的形成源于陨石撞击所产生的极端条件，过程短暂且概率极低。它仅以纳米级颗粒嵌在陨石中，极难分离。而且，六方金刚石在实验条件下的形成能垒高于立方金刚石，导致高温高压合成产物多以立方相为主。因此，六方金刚石能否独立稳定存在，长期以来一直存在争议。
