近期，中国科学院金属研究所位于沈阳的材料科学国家研究中心取得了一项重大科研进展，成功研发出一种创新性的共价结合金刚石-石墨材料。该材料融合了金刚石的极致硬度与石墨的优异韧性和导电性，预示着其在超硬材料及电子器件技术领域的广泛应用前景。这项成果得益于研究团队在离子体化学气相沉积（CVD）技术上的重要突破，他们不仅成功制备了这一新型材料，还深入探究了其生长机制及电子特性。

长久以来，金刚石与石墨作为碳元素的不同形态，因各自独特的物理化学属性而备受关注。然而，两者之间的共价界面生成能极高，传统合成路径依赖于极端的高温高压环境，这不仅工艺复杂，也阻碍了对材料性能的进一步优化。

黄楠研究员率领的团队，在现有等离子体CVD技术框架内实现了创新，通过巧妙设计的限域陶瓷基座，显著提升了等离子体中的电子密度至原水平的2.7倍，为碳原子的激活及其与金刚石和石墨间的共价链接提供了必要的能量支持。借助透射电子显微镜观测，发现金刚石与石墨特定晶面间形成了独特且精确匹配的共价连接，这一结构与传统高温高压法制备的同类界面有明显区别。

更深层次的电子能量损失光谱分析揭示，界面上石墨区域的电子密度上升，展示出sp2/sp3杂化碳的独特性质，证明了金刚石与石墨间通过共价键构建了强有力的相互作用。团队利用第一性原理计算，阐明了这种界面相互作用如何调控电子的转移与分布，影响界面碳原子的电子特性，导致石墨在费米能级附件的态密度异常增高，并在金刚石导带底部形成局部能级。

这一研究不仅揭示了共价金刚石-石墨材料的生长机理，还展示了如何通过精确控制制备过程来调制材料的电子性质。研究成果以《Covalently-bonded diaphite nanoplatelet with engineered electronic properties of diamond》为题，发表于国际知名学术期刊《先进功能材料》上，并获得了国家自然科学基金等机构的资助。

该研究不仅阐明了共价金刚石-石墨材料的生长原理，还展示了通过精细调控制备流程来定制材料电子特性的新途径。相关研究成果以《具有工程化电子性质的共价二碳化物纳米片》为题，发表在国际权威学术杂志《先进功能材料》上，并得到了包括国家自然科学基金在内的多方资助，标志着在碳基材料科学领域的一项重要里程碑。