看到沒什麽人回答材料相關的我來回答一個，就說說金剛石好了。關於金剛石我們都知道，金剛石是世界上最硬的東西。這個特點使得金剛石可以做很好的磨料，這也可能是金剛石除了用來做首飾唯一的用途了（滑稽）。然而事實上金剛石除了硬度很大，還集合了一系列逆天的性質：金剛石擁有常規物質最好的導熱能力，最高的電子遷移率，極低的熱膨脹系數。這些性質使得金剛石在很多尖端領域有巨大的潛力。
其中一個非常有前途的套用就是X射線光學，金剛石有非常優良的X射線光學性質。我們都知道在光學領域X射線是出了名的「刺頭」，這是因為X射線在任何介質的折射率都是等於1或者接近1，這使得X射線難以被反射或折射。目前人們只能用一種「掠入射」的方式，讓X射線沿著一個很小的角度被反射，用這種方式稍稍改變X射線的方向（章佳傑：SVOM 天文衛星專案選用的「模仿龍蝦的 X 射線鏡片」是如何做到將鏡片重量減少到十分之一的？）。
然而金剛石逆天的地方在於，金剛石對X射線可以做到正面反射回去，反射率還超過99%！要知道金屬對可見光都沒有這麽高的反射率。金剛石反射X射線的原理就是布拉格繞射。X照射到金剛石上被碳原子散射，這些散射的光子在特定方向幹涉加強，從而形成一束較強的射線，就好像反射一樣。透過理論計算可以得知，要想提高反射率，需要材料有盡可能高的德拜溫度，和盡可能低的原子序數。德拜溫度是固體物理的一個量，它和物體的堅硬程度有關。由於金剛石是最硬的物質，金剛石有高達2200K的德拜溫度，遠遠超過其它物質。然後碳又是典型的輕元素，對X射線吸收能力很弱。這些特點使得金剛石成為絕佳的X射線反射器。根據這篇2011年的paper：Near-100% Bragg reflectivity of X-rays，厚度超過1毫米的金剛石片，對能量高達23.7keV的「極硬」X射線，在正面入射的情況下仍然可以取得高達99%的反射率，遠遠超出其它物質。實驗的結果完美符合理論計算。
金剛石這種優良的性質使得構建X射線自由電子激光的諧振腔（XFELO）成為可能（A Proposal for an X-Ray Free-Electron Laser Oscillator with an Energy-Recovery Linac）。長期以來實作X射線激光面臨的一大難題就是缺乏合適的反射材料，無法構造諧振腔。後來人們雖然實作了不依賴諧振腔的SASE模式的自由電子激光輸出，這種SASE模式的激光有很好的空間相幹性，但時間相幹性遠不如常規激光，這是因為缺乏諧振腔的選頻作用。而金剛石對X射線超高的反射率可以作為諧振腔的鏡子，這樣有了諧振腔的選頻作用可以實作完全相幹的硬X射線輸出。這種X射線激光在很多研究領域有重要的價值。更為可貴的是，實驗用的金剛石是人工合成的，說明人工合成的金剛石完全可以滿足需求。
說真的，我第一次看到這個研究是有一種「驚為天人」的感覺。我不由得感嘆造物神奇，23.7keV的光子，足夠把原子轟得只剩下一個原子核了。然而這些看上去「弱不禁風」的原子組成的物質，可以把它們原路反射回去。所以我對金剛石沒有價值的說法一向是不以為然的。是金子早晚會發光的，作為一款材料集中了這麽多逆天的性質，要是找不到用途那真是沒天理了。
