关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
金刚石是已知最硬的物质，非常适合切割岩石和其他坚硬物质。但金刚石价格昂贵，并且在加工钢铁和其他黑色金属时会因产生较软的碳化铁的反应而降解。对于切割钢铁，首选立方氮化硼，它几乎与金刚石一样坚硬，可承受 40 至 50 吉帕斯卡 (GPa) 的压力，而金刚石为 70 至 100 GPa。但是，制造这种物质需要高温（1,500 摄氏度）和极端压力（5 GPa），这使其价格昂贵。
一种低压方法可能为超硬材料提供更经济的途径。“我们想设计新的硬材料，而不是通过试错法找到它们，”加州大学洛杉矶分校的物理化学家 Sarah Tolbert 说。金刚石和氮化硼的硬度是由于短的共价键，这些共价键使组成原子牢固地结合在一起，并在所有方向上保持刚性。某些“超不可压缩”金属在两个维度上是刚性的：它们抵抗挤压——内部的电子彼此强烈排斥——但它们相对较软，因为它们的原子排列成可以彼此滑动的层。Tolbert 和她的同事找到了一种硬化这些金属的方法，即引入另一种与这些层共价键合的元素，从而防止它们滑动，而不会破坏不可压缩性。