碳元素的这两类结晶，人们特别相熟。首先料到的是因布局不同，金刚石硬的要命，石墨软的要死。比年由于单片石墨的石墨烯，走上材料科学前沿，成为运用的功效材料，大有后起之秀而胜于蓝的架势。金刚石夙昔首要做为人们玩具和抗硬前卫。石墨早已是产业质料。今朝两类材料已有宽泛首要运用，将来势必有更多方面运用加入材料科学前沿，有需要哄骗已报道的晶体布局质料，商议剖析这两类晶体布局联系性，各自多型性对机能影响。
但是要商议它们各自多型性，需要先说清两者迥然不同的布局状况，但是又有亲密的布局关连。
为了领会和形容便利，先从单片石墨（石墨烯）提及。这边说的体例和夙昔的文章有点反复。没方法，该反复不得不反复。
碳原子贯串成六元环，六元环连成蜂窝状网格，这是单片石墨布局，不是二维晶格。见图（1）。
图1.单层石墨布局图与晶格关连
该图是从网上搬来的。为了抽取晶格，观测便利，将碳原子标出不同颜色。该图正本标注同等点数是2。並且别离用红线和黑线画出晶格，给人的觉得彷佛同等点只可取在原子上。不是如此。图中也画出来了，也能够取碳的六元环中间，用绿线画出。读者还能够试验通常环境，将同等点取在周期的大肆一点，得的将是一样晶格，即周期性是必要的，六角晶格。目前把二维六角晶格独自画出。见图（2）。
图（2）.二维六角晶格及对称因素散布
晶格常数a＝b＝0.nm。为了叙说和观测便利，图中的虚线是加之去的。如此能够分出两种三角形。一种尖进取，另一种尖朝下。比夙昔文章更理会。界说格点处的场所为A点，尖进取三角形中间为B点，尖朝下三角形中间为C点。
石墨有两种罕见的物相，即2H石墨和3R石墨。也尚有4H型石墨。根据报道的金刚石多相性，石墨多相性也不会少，不过不易观测，不易发觉。已知报道较少。因单晶或高度取向多晶的（00L）衍射是不能辨别石墨不同物相的。
2H石墨便是ABAB……堆垛，行将二维晶格做矢量平移（2／3）a＋（1／3）b+〈1／2）c。见图（3）的2H石墨布局。
图（3.）.2H型石墨的布局图
3R石墨是单分子片做ABCABC……堆垛，即二维晶格‘做矢量（2／3）a＋（1／3）b+（1／3）c平移，再做（1／3）a＋（2／3）b＋（2／3）c平移，产生3R石墨布局。见图（4）的（b）图。（a）图能够用来示意3R型石墨变化成3C金刚石的布局关连。在笔直方位石墨是六角晶格的方位，金刚石是立方晶格的方问。
图（4），3H石墨及3C金刚石布局图
3R型石墨布局具备的晶格如图（5）.所示。
图（5）.三方晶格及不同晶胞采用图
能够看到，显露三种晶胞，即三菱柱形晶胞，三个菱柱形晶胞拼到一同的六角晶胞，反响晶体3次对称性（三方晶系）的菱面体晶胞。每每给出晶格参数是三角晶胞，即六方晶胞。菱面体晶胞也用，但用的较少。
石墨晶体二维分子片层间距约为c＝0.nm。这个间距不同物相对应不同指数，2H相为（），3R相取六角晶胞时为（），取菱面体晶胞时为（），4H相为（）。实习数据都有较小过错。
应当提防到，石墨片的2维晶格的c方位具备6次对称性，ABAB……平移的2H型石墨保存了c方问的6次对称性。“2”是两层一反复，H示意是六方晶系。而3R石墨是ABCABC……平移，该相石墨晶体布局c方位落空6次对称性，低落为3次对称性，是三方晶系（或称菱形晶系）。“3”示意三层一反复，R示意三方晶系。尚有4H型石墨，判定为ABCB.ABCB……。即保证同场所不邂逅又4层一反复。另外更高层反复的物相也应当是如此规律。
在晶体若干上，石墨变化成金刚石，堆垛方法稳定。石墨层内的六元环的C一C原子间，含共价键以金属键为主的化学键齐备变化成共价键，按图（1）的黑色球示意的碳原子与赤色球示意的碳原子别离进取和向下隔开两层，与高低相临层石墨分子键变形变价过来的碳原子产生共价键，成四周体共价配位，变化成金刚石。详细到2H石墨变化成2H金刚石，保存了6次对称性。这类金刚石为六方金刚石，称为郎斯德石。3R石墨变化成3C金刚石。3为三层一反复，C代表立方晶系，除了正本的3次对称轴，又在晶体的4次对称效用下（立方晶系的c方位）产生另3个3次轴，成为榜样的立方晶系金刚石布局。如图（6）所示。
图（6）.不同方问抒发的金刚石布局图
左图笔直方位是正本的c堆垛方位，对应着六角晶系的c方位。变化3C金刚石后的层间堆垛方位是立方晶系的方位，即立方晶胞的体对角线方位。2H的郎斯德石也做一样价态及配位变化。c轴与石墨的堆垛方位类似。
这就为高温高压法将石墨变化成金刚石供给一个消息。石墨质料假使是纯3R石墨，唯有变化金刚石，就应当是立方金刚石。假使石墨质料是2H石墨就应当变化成郎斯德石，也称六方金刚石。假使石墨质料多相并存，就会变化创造方和六方金刚石并存。
在X射线衍射数据库查到的不同型物相，各选一个代表在附彔中列出。见附彔。
从数据库查到的物相，正本觉得石墨的同质异构会多些，成效适值相悖，而是金刚石多。列出来看一看吧。前边数字示意一个周期所含层数，后边字母示意晶系。金刚石有：2H，3C，4H，6H，8H，10H，15R，21R。石墨的不同物相有2H，3R，4H。更多的没查到。看这些物相发觉一个规律，偶数层物相都仍是六方晶系，奇数层是三方（菱形）晶系。个中3C布局为榜样金刚石。
金刚石的六角二维晶格a＝b＝0.nm，层间距为0.nm。相对应的指数2H相为（），3C相为立方晶胞的（），4H相为（），……21H相为（00.21）。数据库说是（）有误。各相有很小的过错。
从旨趣上判定，不论是石墨仍是金刚石结晶，各自的已有不同物相（同素异构体）的二维晶格是类似的，能够产生共格结晶。能够产生不同反复的物相新的结晶相。下限是单层石墨，即石墨烯。三维晶体下限始于2H，上限着末产生A、B、C位随机胪列的势必是2＋1≠3的布局状况。抒发中的“2”是二维晶格，“1”是一维周期，即以碳“分子层”为布局单位产生的等间距周期。这类布局状况相当于二维晶格和一维周期自力存在。实践上石墨布局观测到这类布局状况，反而金刚石没看到这类布局状况。
不同相结晶时，能够三方晶系和六方晶系共格结晶，是温度、压力改变产生机能和影响机能的不行漠视的机理。
归纳一下。今朝金刚石制备或由石墨变化成金刚石依然难度较大。两者布局不同，化学键不同，机能不同，运用不同。但两者关连又是亲密的，同是碳元素，二维周期性都是六角晶格。旨趣上堆集方法类似。已有胜利例证，在极其前提下将石墨变化成金刚石。石墨和金刚石系列布局可别离各自多相共格结晶，一个“单晶”可有共格的两种晶系（六方和三方），产生更多的微布局状况，势必对材料机能有首要影响。某种奇异机能的发觉，在温度、压力效用下或许就和这类布局状况联系。不能把它们布局状况想的那末梦想，那末榜样。
附彔：已有报道的金刚石和石墨结晶相。
石墨：
（PDF号，空间群，晶格数a，b，c，单位nm）
41一，2H，P6（3）／mmc（），0.，0.。
26一9，3R，R3（），0.，1.。
26一，4H，P6（3）mc（），0.，1.。
75一，3R，R3m（），a＝b＝c＝0.，α＝β＝γ＝36.度，（采用了菱面体晶胞）。……。
金刚石：
79一8，2H，P6（3）／mmc（），0.，0.。（郎斯德石）
6一，3C，Fd3m（），a＝b＝c＝0.。（榜样金刚石）
79一7，3C，Fd3m（），a＝b＝c＝0.。（榜样金刚石）
79一9，4H，P6（3）／mmc（），0.，0.。
50一，4H，P6（3）／mmc（），0.，0.。
50一，6H，P6（3）／mmc（），0.，1.。
79一，8H，P6（3）／mmc（），0.，1.。
50一，15R，R3m（），0.，3.。
79一，21R，R3m（），0.，4.。
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