中国科学家造出你从未见过的钻石
钻石，或者说经过精心打磨的金刚石，见证了无数人的爱情。而现在，中国科学家见证了前所未有的“爱情信物”—— 两种全新的钻石形态 。
事实上，对于材料学家来说，金刚石这种材料多少有一点令人烦恼——作为自然界硬度最高的材料，它却有着与此不相符的脆弱性，在应对压力时有可能碎裂。这样的特性限制了金刚石的应用场景。
如何让这种“最硬材料”变得更加坚不可摧？在最新一期《自然》杂志中，两支中国团队同时发力，分别 独立实现了非晶态与次晶态金刚石的合成 ——这也是科学家首次在宏观尺度上合成这两种材料，为一系列潜在的应用奠定了基础。
首先我们需要知道的是：金刚石明明这么硬，为什么却容易碎裂？这要从金刚石的原子排列方式说起。金刚石中的碳原子以 sp3 杂化的形式整齐、有序地排列，构成了标准的 正四面体 。这样的排列方式在赋予金刚石精美外貌的同时，也让它们付出了脆弱的代价。长程有序的晶体存在应力弱点；相反，原子无序排列的材料可以更平均地承受应力。
因此，如果能 在通过sp3杂化保留硬度的同时，合成非晶态或是中程有序的次晶态的金刚石 ，那么脆弱性的问题或许将迎刃而解了。
本周，《自然》杂志的两篇论文实现了这一目标。其中一项研究由北京高压科学研究中心和美国乔治梅森大学的科学家领导，他们合成了 次晶态的金刚石 ；而在另一项研究中，来自吉林大学的研究团队合成了 非晶态的金刚石 。
这两项独立开展的研究使用了相同的反应物前驱物： 富勒烯 ，也就是我们熟悉的碳60。选择富勒烯的一个重要原因在于，一个富勒烯分子包含了12个五边形，而五边形是无法形成周期性的晶体结构的，因此 在富勒烯的基础上更可能形成非晶态或次晶态的物质 。此前的研究已经证实，在13~25 GPa的压力条件下，富勒烯可以转变为聚合态，此时sp2与sp3杂化的碳原以无序的状态共存。
“近些年来，大体积多砧压机技术的发展使得我们可以在30~50 GPa的更高压力条件下研究材料的结构演变，并获得拥有新结构、新性能的材料。”第一篇论文的共同通讯作者，北京高压科学研究中心的缑慧阳研究员介绍道。
在最新研究中，缑慧阳研究员等人正是在 30 GPa 的高压条件下，研究富勒烯等前驱体在不同温度下的演化过程。
在30 GPa的压力条件下，聚合的富勒烯首先塌缩、丧失原有的结构，随后随着温度上升（例如达到1600 K），转变成为新的结构。那么，这个新的结构就是金刚石吗？
为了验证这一点，研究团队综合使用了X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜、分子动力学模拟，确认了反应后的材料 包含了中程有序排列的 sp3 杂化的碳原子，这说明毫米尺寸的次晶态金刚石已经诞生。 随后的硬度测试也发现，这种新型材料的硬度与天然金刚石相当。
而在另一项研究中，来自吉林大学的刘冰冰教授团队通过类似的手段，合成了非晶质的金刚石。这支团队使用的前驱体同样是富勒烯，他们利用碳60塌缩形成的结构单元，探索了其在20~37 GPa之间的反应相图。在这样的条件下，反应合成了 毫米级的非晶质金刚石 ，其中sp3碳的比例可以达到97.1%。这种新型材料的硬度与抵抗形变的能力与天然金刚石相当， 是已有的非晶质材料中硬度、热导率最高的。
这两项研究不仅为庞大的碳家族添加了两个全新的成员，还为更多应用提供了可能性。正如文章开头所述，相比于常规的晶体金刚石，次晶态与非晶态的金刚石有着 更强大的力学性质 。此外，它们的 热稳定性也更优越 ，因此在精细加工和一些极端环境中或将拥有广阔的应用前景。而在缑慧阳研究员看来，次晶金刚石的另一个意义在于，它从结构拓扑上连接了非晶态和晶态，对于解释共价非晶材料的复杂结构具有深远意义。
在同期的新闻观点文章中，法国里昂第一大学的Alfonso San-Miguel教授表示，此次的新发现还有可能推动 新型碳碳纳米复合材料 的诞生，这类具有可调节的热、电、光学与力学性质的材料将具有广阔的应用前景。 https://t.cn/R2WxdDX
钻石，或者说经过精心打磨的金刚石，见证了无数人的爱情。而现在，中国科学家见证了前所未有的“爱情信物”—— 两种全新的钻石形态 。
事实上，对于材料学家来说，金刚石这种材料多少有一点令人烦恼——作为自然界硬度最高的材料，它却有着与此不相符的脆弱性，在应对压力时有可能碎裂。这样的特性限制了金刚石的应用场景。
如何让这种“最硬材料”变得更加坚不可摧？在最新一期《自然》杂志中，两支中国团队同时发力，分别 独立实现了非晶态与次晶态金刚石的合成 ——这也是科学家首次在宏观尺度上合成这两种材料，为一系列潜在的应用奠定了基础。
首先我们需要知道的是：金刚石明明这么硬，为什么却容易碎裂？这要从金刚石的原子排列方式说起。金刚石中的碳原子以 sp3 杂化的形式整齐、有序地排列，构成了标准的 正四面体 。这样的排列方式在赋予金刚石精美外貌的同时，也让它们付出了脆弱的代价。长程有序的晶体存在应力弱点；相反，原子无序排列的材料可以更平均地承受应力。
因此，如果能 在通过sp3杂化保留硬度的同时，合成非晶态或是中程有序的次晶态的金刚石 ，那么脆弱性的问题或许将迎刃而解了。
本周，《自然》杂志的两篇论文实现了这一目标。其中一项研究由北京高压科学研究中心和美国乔治梅森大学的科学家领导，他们合成了 次晶态的金刚石 ；而在另一项研究中，来自吉林大学的研究团队合成了 非晶态的金刚石 。
这两项独立开展的研究使用了相同的反应物前驱物： 富勒烯 ，也就是我们熟悉的碳60。选择富勒烯的一个重要原因在于，一个富勒烯分子包含了12个五边形，而五边形是无法形成周期性的晶体结构的，因此 在富勒烯的基础上更可能形成非晶态或次晶态的物质 。此前的研究已经证实，在13~25 GPa的压力条件下，富勒烯可以转变为聚合态，此时sp2与sp3杂化的碳原以无序的状态共存。
“近些年来，大体积多砧压机技术的发展使得我们可以在30~50 GPa的更高压力条件下研究材料的结构演变，并获得拥有新结构、新性能的材料。”第一篇论文的共同通讯作者，北京高压科学研究中心的缑慧阳研究员介绍道。
在最新研究中，缑慧阳研究员等人正是在 30 GPa 的高压条件下，研究富勒烯等前驱体在不同温度下的演化过程。
在30 GPa的压力条件下，聚合的富勒烯首先塌缩、丧失原有的结构，随后随着温度上升（例如达到1600 K），转变成为新的结构。那么，这个新的结构就是金刚石吗？
为了验证这一点，研究团队综合使用了X射线衍射、高分辨率透射电子显微镜、分子动力学模拟，确认了反应后的材料 包含了中程有序排列的 sp3 杂化的碳原子，这说明毫米尺寸的次晶态金刚石已经诞生。 随后的硬度测试也发现，这种新型材料的硬度与天然金刚石相当。
而在另一项研究中，来自吉林大学的刘冰冰教授团队通过类似的手段，合成了非晶质的金刚石。这支团队使用的前驱体同样是富勒烯，他们利用碳60塌缩形成的结构单元，探索了其在20~37 GPa之间的反应相图。在这样的条件下，反应合成了 毫米级的非晶质金刚石 ，其中sp3碳的比例可以达到97.1%。这种新型材料的硬度与抵抗形变的能力与天然金刚石相当， 是已有的非晶质材料中硬度、热导率最高的。
这两项研究不仅为庞大的碳家族添加了两个全新的成员，还为更多应用提供了可能性。正如文章开头所述，相比于常规的晶体金刚石，次晶态与非晶态的金刚石有着 更强大的力学性质 。此外，它们的 热稳定性也更优越 ，因此在精细加工和一些极端环境中或将拥有广阔的应用前景。而在缑慧阳研究员看来，次晶金刚石的另一个意义在于，它从结构拓扑上连接了非晶态和晶态，对于解释共价非晶材料的复杂结构具有深远意义。
在同期的新闻观点文章中，法国里昂第一大学的Alfonso San-Miguel教授表示，此次的新发现还有可能推动 新型碳碳纳米复合材料 的诞生，这类具有可调节的热、电、光学与力学性质的材料将具有广阔的应用前景。 https://t.cn/R2WxdDX
谈谈碳中和。碳中和就是减少碳排放，现在的碳排放主要来源于煤炭火力发电和汽车石油燃烧（石油大部分用途是化工用品不用于燃烧），其本质是燃烧化石原料。
现在就是堵住两个源头，一个是发电不用煤炭，另一个就是汽车不烧油，但是汽车不烧油会用电，发电照样需要燃烧煤炭，所以最终问题就指向了清洁发电。
清洁发电的方式主要是核能，水力，风力，光伏。核能现在不准用（核泄漏），水力风力资源有限用完就没了，现在能无限供应的就是光伏发电。
光伏发电最大的问题是发电的无序性，乌云一遮发电量瞬间为零，而电网必须要用电发电平衡，否则电网会崩溃，所以必须配储能，但现在的集中式储能（电池站，压缩空气，水泵，铁球吸热等等方式）成本太高,综合下来价格无法与煤炭发电竞争，所以到现在光伏发电也就推广了10%，所以碳中和目前最关键的是储能，要降低储能成本。
所以下一步最关键的就是采用分布式储能的办法，把全国的事业单位，工厂，小商业楼用电动汽车淘汰下来的梯次电池武装起来（电动汽车也是一种资源，里面有一块电池），把里面的电池用于储能，用于调峰，这样就能支撑大规模光伏电上网了。
此外，参与调峰的主体或者电动车主会获得调峰收益，但具体怎么算，有多大市场规模不知道。有了电池还能半夜低价买电白天高价卖电，这样也能取得收益，降低电费成本。
综上所述，未来微电网的发展会成为必然趋势，微电网承包商会将电池，光伏等产品再倒手一次，这会是一个巨大的市场！
备注:中国的居民楼可能不能用微电网,因为很多人没有屋顶，所以也就没有光伏，电池也因为楼层太高不好装上去。（美国家家户户住别墅）
疑问:有人疑惑中国的分布式光伏发电能完全取代集中式光伏发电（通过电网运输的模式）吗？应该不太可能，中国的工业用电是7万亿，商业用电2万亿，居民用电1万亿，也许矮商业用电可以被替代掉（例如苹果公司已经完全靠光伏发电自己运行了），但工厂用电太吓人，可能自己发电支撑不了，台湾一家台积电用台湾全省6%的电，自己发电支撑不了。所以未来的格局可能是分布式的占30%左右，集中式的占70%。
现在就是堵住两个源头，一个是发电不用煤炭，另一个就是汽车不烧油，但是汽车不烧油会用电，发电照样需要燃烧煤炭，所以最终问题就指向了清洁发电。
清洁发电的方式主要是核能，水力，风力，光伏。核能现在不准用（核泄漏），水力风力资源有限用完就没了，现在能无限供应的就是光伏发电。
光伏发电最大的问题是发电的无序性，乌云一遮发电量瞬间为零，而电网必须要用电发电平衡，否则电网会崩溃，所以必须配储能，但现在的集中式储能（电池站，压缩空气，水泵，铁球吸热等等方式）成本太高,综合下来价格无法与煤炭发电竞争，所以到现在光伏发电也就推广了10%，所以碳中和目前最关键的是储能，要降低储能成本。
所以下一步最关键的就是采用分布式储能的办法，把全国的事业单位，工厂，小商业楼用电动汽车淘汰下来的梯次电池武装起来（电动汽车也是一种资源，里面有一块电池），把里面的电池用于储能，用于调峰，这样就能支撑大规模光伏电上网了。
此外，参与调峰的主体或者电动车主会获得调峰收益，但具体怎么算，有多大市场规模不知道。有了电池还能半夜低价买电白天高价卖电，这样也能取得收益，降低电费成本。
综上所述，未来微电网的发展会成为必然趋势，微电网承包商会将电池，光伏等产品再倒手一次，这会是一个巨大的市场！
备注:中国的居民楼可能不能用微电网,因为很多人没有屋顶，所以也就没有光伏，电池也因为楼层太高不好装上去。（美国家家户户住别墅）
疑问:有人疑惑中国的分布式光伏发电能完全取代集中式光伏发电（通过电网运输的模式）吗？应该不太可能，中国的工业用电是7万亿，商业用电2万亿，居民用电1万亿，也许矮商业用电可以被替代掉（例如苹果公司已经完全靠光伏发电自己运行了），但工厂用电太吓人，可能自己发电支撑不了，台湾一家台积电用台湾全省6%的电，自己发电支撑不了。所以未来的格局可能是分布式的占30%左右，集中式的占70%。
《未来是湿的》克莱·舍基
克莱·舍基提出，如今是“大规模的业余化”时代，人人都需要依靠社会性软件联结，在云计算中，人与人之间恢复了部落社会时代的湿乎乎的关系，充满人情，关注意义，回到现象，重视具体，这是一种无组织的组织力量。
互联网的存在使得群体的形成变得极为容易，在过去像公司企业这样的组织建立起来必然需要花费相应的成本，规模越大成本越高，这种“机构困境”遏制了它们的扩张，而在互联网的加持下，建立起一个群体不再是什么难事，每个人都被赋予了更大的能力，目标一致的人更容易找到彼此，自发的群体更容易组建起来影响世界。
分享是机构困境的解药。过去的传统组织想要集合一帮人共同完成某一项任务必然要付出一定的成本，消耗一定的资源，因此把人集合起来并不那么容易，一定程度上组织了人们的合作。在当下，人们拥有了更为便利的工具，像各种社交媒体平台，人们在其上发布自己的日常经验，聚合起同好者，将“先集中再分享”转化为“先分享再集中”，这种模式使那些具有潜在意义的群体进行自我同步和协调。交易成本的瓦解使人们更容易聚到一起，渴望成为集体中的一员，共享、合作乃至集体行动。
这是“人人皆记”的时代，创造出先出版后过滤的规则。互联网带来的是大规模的业余化，人人都有能力发布自己的内容，并使其他人看到它们，新闻不再是传统记者的专属产品，新闻记者过去的“特权”来自于资源的稀缺，然而社会化媒体改变了这种情况，记者不再成为新闻的唯一制造者和发布者，传播渠道的多元化以及人们传播能力的增强使得出版不再成为特权，因此“新闻”以及“记者”的定义在发生着变化。而这种变化带来的还有内容生产模式的变化，传统媒体环境下信息发布时效没那么严格，编辑有相对足够的时间进行过滤处理，而如今把关权被分散，职业过滤的权利被压缩，过滤成为一种社会实践的工具，这是在追求时效性以产生最大效益的时代的必然结果，这一阶段被称为“对称参与”和“业余生产”。
当个性化动机遇上协同生产。维基百科的生产无疑是个性化与协同生产的最好范例，赋予每个用户修改内容和删除他人内容的权利，保证了词条的持续更新，看似没有组织没有管理，却能长久而平稳地运行，用户之所以愿意为维基百科无偿“服务”，正在于它的“共同的对等生产”，人们出于某种原因在维基上发布词条，最初可能只是一句话的描述，但当它被越来越多的人看到，具有不同知识经验的人就会产生修改填补它的冲动，因为修改的成本如此之小以及“共同做一件好事”的愿望驱使，使得人们更容易去填补内容，即使有人搞破坏，也会有更多的人去删除错误的内容，而删除的成本相比搞破坏的成本来说又是更加小的。这种将个性化发挥到极致的协同生产为我们利用互联网组织群体力量发挥效力提供了新的思路，与陌生人一起合作只需要很小的代价，而收益是显著的。
社会化工具没有创造集体行动，只是消除了集体行动的障碍。这对于社会生活来说既是机遇也是挑战，将群体组织起来的成本减小意味着更多的正义活动可以拥有广泛的支持者而不必付出太大的精力，正如我们看到的现实生活中的一些如“爱心传递”等的活动，然而，这也造成了一些社会困境，也就是说它们对非正义组织来说的作用是相同的，如果是一个出于与社会常规相悖的目标为契机组织起来的集体，就会给社会造成破坏，而且在这种情况下他们所产生的破坏性会更大，因为他们不需要像过去一样受到社会态度的制约，互联网的隐蔽性将他们秘密而定向地联系在了一起。
克莱·舍基将未来社会称为“亲爱的小世界”。我们将生活在一个先稠密后松散的社会里，社会化工具的使用，使我们建立起一个个小小的圈层，而每个圈层里的人又以不同的形式和程度与其他圈层相联系，也就是一种“我的朋友的朋友就是你”的状态。小世界网络对于信息同时起到过滤和增强的作用，在同伴的推荐下，信息会产生更直观的效应，更容易为你接受，同时同伴不关注的信息更加不可能出现在你的接触范围内。然而，在未来社会里，重要的是你人是多少类型的人，桥接型资本才是好主意和创造力的最大来源，当小圈层一同行动时往往会形成“回声室”效应，而压抑了不同意见的产生。
Linux系统的生产是一种没有代价的尝试，没有员工，没有决策，它容忍一切失败，也免费收获了失败。开源运动的成功模式给社会化工具以启示，当世界上所有人都能用到先进技术人员用到的工具，这种模式到处出现，真正喜欢它的人彼此关照，互相改进完善，才能使其长久。
在未来的群体行动中，我们需要关注三个因素，共同的承诺，可利用的工具以及合理一致的协议，三者缺一不可。承诺是使陌生人组织起来的说服策略，使潜在的用户转化为真实的用户，内在承诺往往比外在承诺更有效，工具是勾连起每一个成员的手段，缺少合适的社会化工具将使组织陷入无用武之地，寻找一个费力成本最小的工具是组织群体行动的重要因素。协议是协调群体行动的必要条件，没有协议的群体将陷入无序，当然协议并非法律那样刻板严格的条款，它可能是无意中自然形成的，甚至可能是无形的，但协议是避免群体出现破坏性分子的重要条件，协议一旦被公认就不能随意改动否则会导致成员的抗议，组织将面临失控的危险。
克莱·舍基提出，如今是“大规模的业余化”时代，人人都需要依靠社会性软件联结，在云计算中，人与人之间恢复了部落社会时代的湿乎乎的关系，充满人情，关注意义，回到现象，重视具体，这是一种无组织的组织力量。
互联网的存在使得群体的形成变得极为容易，在过去像公司企业这样的组织建立起来必然需要花费相应的成本，规模越大成本越高，这种“机构困境”遏制了它们的扩张，而在互联网的加持下，建立起一个群体不再是什么难事，每个人都被赋予了更大的能力，目标一致的人更容易找到彼此，自发的群体更容易组建起来影响世界。
分享是机构困境的解药。过去的传统组织想要集合一帮人共同完成某一项任务必然要付出一定的成本，消耗一定的资源，因此把人集合起来并不那么容易，一定程度上组织了人们的合作。在当下，人们拥有了更为便利的工具，像各种社交媒体平台，人们在其上发布自己的日常经验，聚合起同好者，将“先集中再分享”转化为“先分享再集中”，这种模式使那些具有潜在意义的群体进行自我同步和协调。交易成本的瓦解使人们更容易聚到一起，渴望成为集体中的一员，共享、合作乃至集体行动。
这是“人人皆记”的时代，创造出先出版后过滤的规则。互联网带来的是大规模的业余化，人人都有能力发布自己的内容，并使其他人看到它们，新闻不再是传统记者的专属产品，新闻记者过去的“特权”来自于资源的稀缺，然而社会化媒体改变了这种情况，记者不再成为新闻的唯一制造者和发布者，传播渠道的多元化以及人们传播能力的增强使得出版不再成为特权，因此“新闻”以及“记者”的定义在发生着变化。而这种变化带来的还有内容生产模式的变化，传统媒体环境下信息发布时效没那么严格，编辑有相对足够的时间进行过滤处理，而如今把关权被分散，职业过滤的权利被压缩，过滤成为一种社会实践的工具，这是在追求时效性以产生最大效益的时代的必然结果，这一阶段被称为“对称参与”和“业余生产”。
当个性化动机遇上协同生产。维基百科的生产无疑是个性化与协同生产的最好范例，赋予每个用户修改内容和删除他人内容的权利，保证了词条的持续更新，看似没有组织没有管理，却能长久而平稳地运行，用户之所以愿意为维基百科无偿“服务”，正在于它的“共同的对等生产”，人们出于某种原因在维基上发布词条，最初可能只是一句话的描述，但当它被越来越多的人看到，具有不同知识经验的人就会产生修改填补它的冲动，因为修改的成本如此之小以及“共同做一件好事”的愿望驱使，使得人们更容易去填补内容，即使有人搞破坏，也会有更多的人去删除错误的内容，而删除的成本相比搞破坏的成本来说又是更加小的。这种将个性化发挥到极致的协同生产为我们利用互联网组织群体力量发挥效力提供了新的思路，与陌生人一起合作只需要很小的代价，而收益是显著的。
社会化工具没有创造集体行动，只是消除了集体行动的障碍。这对于社会生活来说既是机遇也是挑战，将群体组织起来的成本减小意味着更多的正义活动可以拥有广泛的支持者而不必付出太大的精力，正如我们看到的现实生活中的一些如“爱心传递”等的活动，然而，这也造成了一些社会困境，也就是说它们对非正义组织来说的作用是相同的，如果是一个出于与社会常规相悖的目标为契机组织起来的集体，就会给社会造成破坏，而且在这种情况下他们所产生的破坏性会更大，因为他们不需要像过去一样受到社会态度的制约，互联网的隐蔽性将他们秘密而定向地联系在了一起。
克莱·舍基将未来社会称为“亲爱的小世界”。我们将生活在一个先稠密后松散的社会里，社会化工具的使用，使我们建立起一个个小小的圈层，而每个圈层里的人又以不同的形式和程度与其他圈层相联系，也就是一种“我的朋友的朋友就是你”的状态。小世界网络对于信息同时起到过滤和增强的作用，在同伴的推荐下，信息会产生更直观的效应，更容易为你接受，同时同伴不关注的信息更加不可能出现在你的接触范围内。然而，在未来社会里，重要的是你人是多少类型的人，桥接型资本才是好主意和创造力的最大来源，当小圈层一同行动时往往会形成“回声室”效应，而压抑了不同意见的产生。
Linux系统的生产是一种没有代价的尝试，没有员工，没有决策，它容忍一切失败，也免费收获了失败。开源运动的成功模式给社会化工具以启示，当世界上所有人都能用到先进技术人员用到的工具，这种模式到处出现，真正喜欢它的人彼此关照，互相改进完善，才能使其长久。
在未来的群体行动中，我们需要关注三个因素，共同的承诺，可利用的工具以及合理一致的协议，三者缺一不可。承诺是使陌生人组织起来的说服策略，使潜在的用户转化为真实的用户，内在承诺往往比外在承诺更有效，工具是勾连起每一个成员的手段，缺少合适的社会化工具将使组织陷入无用武之地，寻找一个费力成本最小的工具是组织群体行动的重要因素。协议是协调群体行动的必要条件，没有协议的群体将陷入无序，当然协议并非法律那样刻板严格的条款，它可能是无意中自然形成的，甚至可能是无形的，但协议是避免群体出现破坏性分子的重要条件，协议一旦被公认就不能随意改动否则会导致成员的抗议，组织将面临失控的危险。
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