研究：爆轰合成钻石粉末不适合平流层注入 ^{CEFR B2}

来自圣路易斯华盛顿大学的团队在《Journal of Aerosol Science》在线发表了一项模拟研究，评估将合成钻石粉末用于平流层气溶胶注入（通过将颗粒送入平流层来反射阳光以冷却地球）的可行性。研究以第一性原理计算为基础，重点考察了颗粒成分、尺寸与化学结构对光学行为的影响。

研究使用了通过爆轰合成（通过在金属腔体引爆含碳混合物产生钻石“烟灰”）制得的纳米钻石样本。模拟显示，爆轰产生的粉末不可避免地含有残余碳杂质，典型质量占比为1–5%。高温爆轰会引入sp2杂化碳，这类碳在钻石核外形成硬碳壳。结果表明，这些含碳杂质会增加对光的吸收，从而削弱散射效果，散射可减少多达25%，使粉末更可能吸收热量而不是反射阳光。

据早期估算，如果用高空飞机投放，需要每年大约500万吨颗粒才能使地球降温约1.6摄氏度。研究团队因此得出结论：爆轰合成的纳米钻石并非平流层注入的合适选择。研究合著者包括Rajan Chakrabarty（工程学教授）、Rohan Mishra（副教授）及几位博士后，均属于McKelvey School of Engineering。该工作获得Simons Foundation International 2024年的资助，并使用了通过ACCESS项目分配的计算资源（allocation DMR160007），该项目由美国国家科学基金会支持。

研究者指出，排除不适合的材料也很有价值。Chakrabarty表示，研究杂质至关重要，因为污染物可能改变颗粒反射率、催化臭氧破坏或引发大气反馈，这些都可能减少冷却效果并增加环境风险。