德國亥姆霍茲德累斯頓-羅斯多夫中心（HZDR）與羅斯托克大學的研究人員在《Diamond and Related Materials》發(fā)表論文，展示了一種利用高能激光脈沖轟擊聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜合成超純納米金剛石的新方法。該技術(shù)通過極端壓力使塑料中的碳原子重排為金剛石晶體結(jié)構(gòu)，并首次實現(xiàn)了實驗后納米顆粒的常溫常壓安全回收。

實驗在捷克布拉格附近的ELI Beamlines高能設(shè)施進行。研究團隊使用厚度約100微米的PET薄膜，以每分鐘3次的頻率發(fā)射高能激光。每次激光沖擊產(chǎn)生接近100 GPa（約100萬個標準大氣壓）的極端壓力，使碳原子在極短時間內(nèi)重組形成直徑約3納米、含約3000個碳原子的納米金剛石。由于沖擊波到達薄膜邊緣時會以超過10公里/秒的速度將顆粒拋入真空，研究人員在收集艙內(nèi)放置了水溶性軟離子凝膠作為緩沖介質(zhì)，成功捕獲并分離出這些微粒。

單次激光脈沖可生成約10萬億顆尺寸均一的納米金剛石，但實際質(zhì)量極小。實驗表明，需累積約100次脈沖才能收集到數(shù)百微克的材料，足以進行電子顯微鏡表征。當前主要瓶頸在于產(chǎn)量，下一階段目標是將產(chǎn)出提升至毫克級。該團隊指出，慣性約束核聚變領(lǐng)域正在發(fā)展的高重復(fù)頻率、高能效激光器技術(shù)，有望間接提升此類激光沖擊波工藝的量產(chǎn)效率。

與傳統(tǒng)利用富碳炸藥爆轟合成納米金剛石的方法相比，激光壓縮法無需后續(xù)復(fù)雜的分離提純步驟，且在粒徑控制與純度方面具有顯著優(yōu)勢。這種高度均勻的納米材料在精密拋光、傳感器、電子器件及催化領(lǐng)域具備應(yīng)用潛力。例如，通過摻雜特定元素可調(diào)節(jié)其晶格缺陷，用于制造高靈敏度量子傳感器或醫(yī)學造影劑；其超大比表面積也使其成為未來光催化轉(zhuǎn)化二氧化碳的潛在候選材料。不過，相關(guān)醫(yī)療與量子應(yīng)用仍需長期研發(fā)，尚未進入商業(yè)化階段。

研究團隊強調(diào)，該工藝目前并非面向大規(guī)模塑料回收的工業(yè)方案，而是探索將特定聚合物作為高附加值納米材料的碳源前驅(qū)體?，F(xiàn)有局限包括：仍處于實驗室演示階段，設(shè)備能耗與運行成本較高，尚未發(fā)布完整的生命周期環(huán)境影響評估，且未驗證混合或受污染的消費后PET廢料是否適用。此外，團隊已規(guī)劃下一步實驗，試圖通過更高壓力條件合成理論預(yù)測的BC8型超硬碳結(jié)構(gòu)。該成果由Ben Heuser與Dominik Kraus等學者主導(dǎo)完成，DOI為10.1016/j.diamond.2026.114091。