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。該技術通過極端壓力使塑料中的碳原子重排為金剛石晶體結構，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放置了水溶性軟離子凝膠作為緩沖介質，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量，下一階段目標是將產出提升至毫克級。該團隊指出，慣性約束核聚變領域正在發(fā)展的高重復頻率、高能效激光器技術，有望間接提升此類激光沖擊波工藝的量產效率。

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、電子器件及催化領域具備應用潛力。例如，通過摻雜特定元素可調節(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化二氧化碳的潛在候選材料。不過，相關醫(yī)療與量子應用仍需長期研發(fā)，尚未進入商業(yè)化階段。

研究團隊強調，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體?，F(xiàn)有局限包括：仍處于實驗室演示階段，設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測的BC8型超硬碳結構。該成果由Ben Heuser與Dominik Kraus等學者主導完成，DOI為10.1016/j.diamond.2026.114091。