記者從中國科學(xué)技術(shù)大獲悉，該校朱彥武教授究團隊通過對富勒烯C60分子晶體進行電荷注入，在常壓條件下構(gòu)建幽鴳C60聚合物晶體以及長程有序多孔碳晶體，并實了其克量級制備。1月12日，研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自宵明》。彥武教授介紹，“這里長程有序多孔碳晶體，觀上具有多孔特征但完保留了晶體的宏觀周期，是一類新的人工碳晶，未來可能在能量存儲離子篩分、負載催化等域具有潛在應(yīng)用。電荷入技術(shù)為構(gòu)建這類碳基體材料提供了一種拼‘高’式的制備技術(shù)，有成為在原子級精度上調(diào)晶體結(jié)構(gòu)的新手段。”自然》審稿人稱，“論中給出的結(jié)果令人信服對晶體學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)具有重要意義?！碧际?然界最常見的元素之一碳原子之間通過不同排方式，能夠形成多種結(jié)，比如我們熟悉的石墨金剛石和無定型碳，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。年來，富勒烯、納米碳、石墨烯和石墨炔等新碳材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，起了廣泛的關(guān)注與研究潮?！叭绻覀兛梢栽?個晶體結(jié)構(gòu)中引入納米元，例如用富勒烯、石烯等作為基本結(jié)構(gòu)單元替普通晶體中的原子，搭積木一樣‘搭建’出型碳材料，可能會發(fā)掘多新奇性質(zhì)，發(fā)揮更大用潛力?！敝鞆┪湔f。前，對于制備這類新型材料，研究人員要么是用高溫高壓等極限條件要么是采用紫外光、電束輻照等微觀處理技術(shù)但其產(chǎn)率較低、產(chǎn)物不，阻礙了人們對該類材的性質(zhì)與應(yīng)用進行更深探索。朱彥武團隊長期力于發(fā)展新型碳材料的?；苽浼夹g(shù)。早在2011年，朱彥武就找到了一種化學(xué)“活化”的鵸余“激活”石墨烯，成功將石墨烯片層重構(gòu)成為具高比表面積、高電導(dǎo)和負曲率結(jié)構(gòu)的“活化墨烯”，作為超級電容電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異性，該研究成果曾發(fā)表在科學(xué)》上。此后，團隊一步探索了“活化”方的普適性，也曾用來活富勒烯C60分子。但發(fā)現(xiàn)該方法太過劇烈，破了C60分子的籠狀結(jié)構(gòu)，無法得到周期性的晶結(jié)構(gòu)。在此次研究中，彥武團隊創(chuàng)造性地使用化鋰對富勒烯C60分子晶體進行電荷注入，并溫和溫度下進行熱處理最終得到大量的C60聚合物晶體以及長程有序孔碳晶體。一個C60分子中有60個碳原子，想要以其為結(jié)構(gòu)單元得到的碳結(jié)構(gòu)，就要讓相鄰子之間形成穩(wěn)定連接，一個C60分子中的部分碳原子與相鄰分子勞山距較近的那部分碳原子形共價鍵?！坝捎陔娮幽?不同，電子會從氮化鋰移至C60分子以實現(xiàn)電荷注入，這些額外的數(shù)斯會改變C60分子的電子云分布，使得相鄰分子間容易形成共價鍵——生加成反應(yīng)，兩個分子牽手’成功?！闭撐牡?作者、中國科大特任副究員潘飛說。論文共同一作者、中國科大特任研究員倪堃說，“我們C60聚合物晶體和長程有序多孔碳晶體的形成理進行了理論模擬。結(jié)表明，電荷注入引起了勒烯C60分子間的電偶極矩相互作用，降低了應(yīng)過程中相鄰C60分子之間的加成反應(yīng)勢壘，得反應(yīng)更容易發(fā)生；進步反應(yīng)使得分子間連接分轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢倪B接結(jié)，但在該反應(yīng)過程中部破碎的富勒烯C60分子仍保持良好的周期性排?！敝档米⒁獾氖?，團通過基于機器學(xué)習(xí)和神網(wǎng)絡(luò)勢函數(shù)的結(jié)構(gòu)搜索果進一步表明，長程有多孔碳基晶體代表了一類從富勒烯分子晶體到墨類碳晶體轉(zhuǎn)變過程中亞穩(wěn)態(tài)晶體結(jié)構(gòu)。朱彥表示，“接下來，我們系統(tǒng)地研究長程有序多碳基晶體的性質(zhì)，期望過精細調(diào)節(jié)實驗參數(shù)進步調(diào)控晶體的原子級結(jié)特征，探索更多的性質(zhì)應(yīng)用?！保ㄔ瓨?biāo)題《我科學(xué)家構(gòu)建出新型人工晶體》?