卡内基的 Yingwei Fei 和 Lin Wang 是一个国际研究团队的成员，该团队合成了一种新的超硬形式的碳玻璃，在设备和电子产品方面具有丰富的潜在实际应用。它是已知最硬的玻璃，在所有玻璃材料中导热系数最高。他们的研究结果发表在《自然》杂志上。

在理解材料的特性时，功能遵循形式。其原子如何相互化学键合，以及由此产生的结构排列，决定了材料的物理特性——包括肉眼可见的特性和仅通过科学探测才能发现的特性。

碳在形成稳定结构的能力方面无与伦比——单独或与其他元素结合。某些形式的碳是高度有序的，具有重复的晶格。其他的则更无序，称为无定形。

将碳基材料结合在一起的键类型决定了其硬度。例如，软石墨具有二维键，而硬金刚石具有三维键。

“合成具有三维键的无定形碳材料一直是一个长期的目标，”费解释说。“诀窍是找到合适的起始材料，通过施加压力进行转化。”

“几十年来，卡内基研究人员一直处于该领域的前沿，利用实验室技术产生极端压力来生产新材料或模拟行星内部深处发现的条件，”卡内基地球和行星实验室主任理查德卡尔森补充道。

由于其熔点极高，不可能以金刚石为起点合成类金刚石玻璃。然而，由吉林大学刘冰冰和前卡内基访问学者姚明光领导的研究小组通过使用由60个分子排列形成空心球的碳形式取得了突破。非正式地称为巴基球，这种获得诺贝尔奖的材料被加热到足以使其足球状结构坍塌以引起无序，然后在压力下将碳转化为结晶金刚石。

该团队使用大容量多砧压机来合成类金刚石玻璃。玻璃足够大以进行表征。使用各种先进的高分辨率技术来探测原子结构，证实了它的特性。

“制造具有如此卓越性能的玻璃将为新应用打开大门，”费解释说。“新玻璃材料的使用取决于制造大件，这在过去构成了挑战。我们能够在相对较低的温度下合成这种新型超硬金刚石玻璃，这使得大规模生产更加实用。”