“研究中心的logo造型是一顆鉆石，因為我們研究金剛石，上面有三顆閃光的星星，表示我們主要研究的是金剛石的光電性能；三也寓意‘三生萬物’，成果多多?！苯眨谧溆诘虑宓哪缮浇饎偸芯恐行模鷷跃詭ё院赖叵虺毙侣動浾呓榻B。

莫干山金剛石研究中心。圖片由受訪者提供

浙江工業大學材料科學與工程學院副院長，金剛石研究領域教授、博士生導師、兩個省級科研平臺負責人、四十多人科研團隊負責人……胡曉君有著多重身份。

捕獲石墨“變身”金剛石清晰證據，為發展金剛石合成新方法提供理論依據，她在實驗室點“石”成“鉆”；攀登科研高峰二十余年，推進十幾個科研項目，拿下三十多個專利，她一直堅持做自己認為對的事……

這樣一位女科學家背后，有怎樣的故事和力量？關于未來，她又有怎樣的期待和目標？

捕獲金剛石形成證據，在實驗室“變”出璀璨鉆石

金剛石，化學式C，是天然存在最堅硬的物質，也是常見鉆石的原身。

拿一個器皿當“晶床”，往里播種生長鉆石的“籽晶”種子（小金剛石），覆蓋上“觸媒”土壤，再加入金剛石的“孿生兄弟”石墨，給予一定的高溫高壓環境，柔軟的石墨就會成功“變身”堅硬的鉆石……在后續的提純、切割和打磨下，一顆璀璨奪目的鉆石就這樣誕生了。

多倍鏡下看到的“人造鉆石”。圖源：新華社

在科技的力量下，點“石”成“鉆”，早已不是夢想，但人造金剛石的形成機制卻一直是困擾材料領域科學家們的難題——

過去，石墨只能在高溫高壓環境下轉變成金剛石。胡曉君團隊通過多年研究，發現石墨在低壓及常壓下也能轉變為金剛石。2022年4月，相關成果在國際知名期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS)上發表。通過“復原”化學氣相沉積金剛石的生長過程，團隊捕獲到了石墨低壓下清晰“變身”金剛石的證據。

這一發現顛覆了一直以來“實驗室石墨只能在高溫高壓下轉變為金剛石”的傳統觀念，為金剛石的合成提供了新的策略及理論依據。

剛從原子層沉積設備中取出的石墨粉。潮新聞見習記者 吳馥梅 攝

“2011年的時候，我們第一次發現了常壓下納米金剛石薄膜中的石墨到金剛石的相變，直到2022年，我們終于可以解釋這種常壓相變是怎么實現的?！焙鷷跃硎荆壳耙呀泴崿F了常壓下把少量純石墨轉變為金剛石。

近年來，胡曉君帶領團隊繼續深耕，又開展了不銹鋼表面沉積金剛石薄膜、色心金剛石制備及性能調控、金剛石表面氧化第一性原理等基礎性研究。

“以不銹鋼表面沉積金剛石薄膜為例，這項研究攻克了薄膜形成時結合力低易脫落問題，成功在不銹鋼表面制備了附著力良好的金剛石薄膜。”胡曉君說。

“堅持與熱愛”，雄關漫道真如鐵

一身深色衣，脖間系著彩色絲巾，說話溫柔耐心的胡曉君，言語間透著對自己科研的堅持和熱愛。

在她看來，任何科研創新道路的開辟，都像在荒野中獨自前行，“在找不到答案的時候，要耐得住性子。”胡曉君說。

胡曉君參加學術會議。圖片由受訪者提供

她身上的這種特質不僅體現在研究領域的選擇上，更體現在她從事科研工作時的敏銳度和細致度，“善于發現別人忽略的東西”。

“我常會感覺，自己和研究對象有著很深的鏈接。能夠從紛繁復雜的數據中，迅速找到關鍵點，我覺得是敏銳度在起作用。”胡曉君向潮新聞記者介紹，在超小尺寸硅空位色心金剛石制備中，她帶領團隊成員曾在全黑的暗室中“尋找”了三天“光”，最終測試證明了在2-4納米金剛石中，含有少于 3 個色心。而金剛石中的色心，正好適用于量子領域的單光子源研制。最終，這一發現得到了著名量子信息學家、中國科學院院士郭光燦的高度評價。

胡曉君帶領團隊參加中國人造金剛石合成60周年紀念大會。圖片由受訪者提供

“每一個新發現其實都不是一蹴而就的，都是經過仔細觀察、反復思考之后提煉出來的?！闭菍x擇目標的堅定性，及敏銳的觀察力和感知力，才讓胡曉君突破一個個難關走到今天。

歸根結底，科研之路是漫長之路，要勇往直前，也要靜得下心，沉得住氣。每一個璀璨閃光的瞬間背后，都有漫長的艱難摸索階段。

邁向科研更高峰，讓“材料之王”有更多用武之地

在金剛石研究這一條路上，胡曉君已經走了二十多年。

2004年，胡曉君博士畢業后從上海來到杭州，入職浙江工業大學。但直至2013年，她的實驗室才擁有了首臺HFCVD設備，曾一度要為做實驗“四處奔波”。

但如今，隨著科研環境變好，在她的實驗室里，HFCVD（熱絲化學氣相沉積設備）、MWCVD（微波等離子體化學氣相沉積設備）、ALD（原子層沉積設備）等設備一應俱全，“巧婦不再愁于無米之炊”。

器材齊全的實驗室。潮新聞見習記者 吳馥梅 攝

“納米金剛石薄膜的n型摻雜”，這是胡曉君的科研主線任務，即通過摻雜雜質，讓金剛石實現電子導電?！拔移鋵嵤欠浅Ｐ疫\的，讀博時就找到了一個可以做一輩子的課題，因為這個領域足夠難。”

盡管主線任務不變，但在不同的研究階段，胡曉君也向外延伸出多個研究分支，如硼摻雜金剛石薄膜電化學性能研究、與浙江大學溫州研究院合作研發二氧化碳轉變為金剛石的設備及工藝等。

胡曉君研究脈絡圖。潮新聞見習記者 吳馥梅 攝

“好像在爬一座特別高的山，路途中又撿到了其他幾個寶貝?！焙鷷跃@么形容自己的科研之路。

首次發現常壓石墨/金剛石相變，揭示化學氣相沉積金剛石形成機制，通過調控金剛石晶粒尺寸實現色心數目調控新方法……三十多個實實在在的專利證書，印證了一個個如鉆石般璀璨的研究成果。

一直以來，金剛石有著“材料之王”之稱。胡曉君介紹，除了觀賞性的鉆石之外，作為一個多功能材料，金剛石可以廣泛應用于醫療、工業生產、生物成像等領域。

“金剛石的功能特性太厲害了，我們目前用到的只是九牛一毛。”胡曉君說，例如，把金剛石作為電極材料，讓水產生臭氧作為保濕產品還可有淡斑效果；在手術刀表面涂上金剛石薄膜，可延長使用壽命；金剛石色心作為固態單光子源，在量子通信、熒光標記和生物成像領域具有重要應用……

在胡曉君看來，科研探索是永無止境的。一方面要推動科研產業化，與此同時，關注產業和社會需求，反向推動科研進步也尤為重要。

目前，胡曉君團隊正與企業開展合作，共同研發金剛石制備新方法。

“科研這座山，我現在應該爬到了山腰往上一點，有幸撿到沿途的‘寶貝’之后，我還要邁向更高更遠處?！贝巴馔高M的陽光打在她側臉上，胡曉君目光堅定。

來源: 科普6667f75fb9817

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