科学家们在DESY(德国电子同步加速器研究所)合成了第一个透明超硬物质。该超硬物质由立方氮化硅制成，它可以用于极端环境中，如发动机中。立方氮化硅是在高压下形成的，它是继金刚石之后的第二硬的透明纳米陶瓷，但却可以承受更高的温度。

　　氮化硅是工业中非常受欢迎的陶瓷，它主要用于汽车和飞机工业中的球轴承，切削工具和发动机的零件。氮化硅陶瓷是非常稳定的，因为硅氮键非常强。在常温常压下，氮化硅具有六方晶体结构，并且其烧结陶瓷是不透明的。烧结是使用热和压力使颗粒材料形成宏观结构的过程。烧结广泛应用于陶瓷工业中，从制造陶瓷轴承到人造牙齿。

　　当压力超过13万倍的标准大气压的条件下，氮化硅转变成具有立方对称性的晶体结构，专家称之为尖晶石型结构。人工尖晶石在工业中广泛用作透明陶瓷。氮化硅的立方相最初是由达姆施塔特工业大学的一个研究小组于1999年合成的，但是对这种材料的认识却非常有限，Nishiyama的团队在DESY使用大容量压力机(LVP)将六方氮化硅暴露于高温高压条件下(约15.6GPa的压力和1800℃的温度)，形成直径约为2毫米的透明立方氮化硅片——这是氮化硅陶瓷的第一个透明样品。

　　在DESY的X射线光源PETRA III上的晶体结构分析表明，氮化硅已经完全转变成立方相。“这种转变类似于在一般环境条件下的六方晶体结构的碳，它在高压下将转变成金刚石结构的透明立方相，”Nishiyama解释说。“然而，氮化硅的透明度强烈依赖于晶界，陶瓷的不透明性源于晶粒之间的间隙和孔隙。

　　东京大学的扫描透射电子显微镜的研究表明，高压样品的晶界非常薄。“此外，在高压阶段，氧杂质分布在整个材料中，不会像低压阶段那样积聚在晶界，这对陶瓷的透明度有重大的影响”，Nishiyama说。

　　立方氮化硅是迄今为止最坚硬的透明尖晶石陶瓷。科学家认为它们的超硬窗口会有的各种工业应用。立方氮化硅是已知的第三硬的材料，位于金刚石和立方氮化硼之后，但硼的化合物不透明，金刚石在空气中只能稳定存在约750摄氏度。立方氮化硅是透明的，在高达1400摄氏度时是稳定的。

　　然而，由于合成透明立方氮化硅所需的压力极大，窗口的尺寸受限于实际条件。“尽管生产立方碳化硅的原材料便宜，但是为了生产较大体积的透明样品，需要的压力大约是却是人造金刚石所需压力的两倍，制造直径为1到5毫米的窗户相对容易，但是在一厘米以内很难达到。”Nishiyama说。