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記者從中國科學(xué)技大學(xué)獲悉，該校朱武教授研究團(tuán)隊(duì)通對富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入在常壓條件下構(gòu)建C60聚合物晶體以及長程有序多孔碳體，并實(shí)現(xiàn)了其克級制備。1月12日，研究成果發(fā)表于際學(xué)術(shù)期刊《自然。朱彥武教授介紹“這里的長程有序孔碳晶體，微觀上有多孔特征但完整留了晶體的宏觀周性，是一類新的人碳晶體，未來可能能量存儲、離子篩、負(fù)載催化等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用。電荷入技術(shù)為構(gòu)建這類基晶體材料提供了種拼‘樂高’式的備技術(shù)，有望成為原子級精度上調(diào)控體結(jié)構(gòu)的新手段。《自然》審稿人稱“論文中給出的結(jié)令人信服，對晶體和材料科學(xué)領(lǐng)域具重要意義?！碧际?然界最常見的元素一，碳原子之間通不同排列方式，能形成多種結(jié)構(gòu)，比我們熟悉的石墨、剛石和無定型碳，經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個域。近年來，富勒、納米碳管、石墨和石墨炔等新型碳料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，起了廣泛的關(guān)注與究熱潮?！叭绻?可以在一個晶體結(jié)中引入納米單元，如用富勒烯、石墨等作為基本結(jié)構(gòu)單代替普通晶體中的子，像搭積木一樣搭建’出新型碳材，可能會發(fā)掘更多奇性質(zhì)，發(fā)揮更大用潛力?！敝鞆┪?。此前，對于制備類新型碳材料，研人員要么是利用高高壓等極限條件，么是采用紫外光、子束輻照等微觀處技術(shù)。但其產(chǎn)率較、產(chǎn)物不純，阻礙人們對該類材料的質(zhì)與應(yīng)用進(jìn)行更深探索。朱彥武團(tuán)隊(duì)期致力于發(fā)展新型材料的規(guī)?；苽?術(shù)。早在2011年，朱彥武就找到了種化學(xué)“活化”的式“激活”石墨烯成功地將石墨烯片重構(gòu)成為兼具高比面積、高電導(dǎo)率和曲率結(jié)構(gòu)的“活化墨烯”，作為超級容器電極材料表現(xiàn)優(yōu)異性能，該研究果曾發(fā)表在《科學(xué)上。此后，團(tuán)隊(duì)進(jìn)步探索了“活化”法的普適性，也曾來活化富勒烯C60分子。但發(fā)現(xiàn)該方太過劇烈，破壞了C60分子的籠狀結(jié)構(gòu)，無法得到周期性晶體結(jié)構(gòu)。在此次究中，朱彥武團(tuán)隊(duì)造性地使用氮化鋰富勒烯C60分子晶體進(jìn)行電荷注入，在溫和溫度下進(jìn)行處理，最終得到大的C60聚合物晶體以及長程有序多孔晶體。一個C60分子中有60個碳原子，想要以其為結(jié)構(gòu)元得到新的碳結(jié)構(gòu)就要讓相鄰分子之形成穩(wěn)定連接，即個C60分子中的部分碳原子與相鄰分中距離較近的那部碳原子形成共價鍵“由于電子能級不，電子會從氮化鋰移至C60分子以實(shí)現(xiàn)電荷注入，這些外的電荷會改變C60分子的電子云分布，使得相鄰分子之容易形成共價鍵—發(fā)生加成反應(yīng)，兩分子‘牽手’成功”論文第一作者、國科大特任副研究潘飛說。論文共同一作者、中國科大任副研究員倪堃說“我們對C60聚合物晶體和長程有序孔碳晶體的形成機(jī)進(jìn)行了理論模擬。果表明，電荷注入起了富勒烯C60分子間的電偶極矩相作用，降低了反應(yīng)程中相鄰C60分子之間的加成反應(yīng)勢，使得反應(yīng)更容易生；進(jìn)一步反應(yīng)使分子間連接部分轉(zhuǎn)為彎曲的連接結(jié)構(gòu)但在該反應(yīng)過程中分破碎的富勒烯C60分子仍保持良好的周期性排列?！敝?注意的是，團(tuán)隊(duì)通基于機(jī)器學(xué)習(xí)和神網(wǎng)絡(luò)勢函數(shù)的結(jié)構(gòu)索結(jié)果進(jìn)一步表明長程有序多孔碳基體代表了一大類從勒烯分子晶體到石類碳晶體轉(zhuǎn)變過程的亞穩(wěn)態(tài)晶體結(jié)構(gòu)朱彥武表示，“接來，我們將系統(tǒng)地究長程有序多孔碳晶體的性質(zhì)，期望過精細(xì)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參進(jìn)一步調(diào)控晶體的子級結(jié)構(gòu)特征，探更多的性質(zhì)和應(yīng)用”（原標(biāo)題《我國學(xué)家構(gòu)建出新型人碳晶體》?